Строительство крыши дома своими руками, пошагово — план стропил, схема, расчеты

-36
votes

+

Голос за!

—

Голос против!

Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж – одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.

Содержание

Стропильная система: правила расчета и разработки
Элементы стропильной конструкции
Материалы для изготовления стропил
Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции
Особенности обустройства стропил на разных крышах
двускатная крыша
шатровая крыша
вальмовая крыша
ломаная крыша
Двухскатная крыша: установка стропил своими руками
расчет угла наклона и нагрузок
монтаж мауэрлата и стропил
Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

Стропильная система: правила расчета и разработки

Стропильная система – несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.

При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:

Угол наклона крыши:
2,5-10%!п(MISSING)лоская кровля;
более 10%!с(MISSING)катная кровля.
Нагрузки на крышу:
постоянные – общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
временные – давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
форс-мажорные, например, сейсмические.

Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m, где Sg – вес снега на 1 м2, m –расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.

Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках

При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.

Элементы стропильной конструкции

Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:

Мауэрлат – основа конструкции кровли. «Фундамент» крыши крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, защищает постройку от опрокидывания. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянном доме роль этого составляющего выполняет верхняя обвязка стен.
Стропильные ноги – удерживают вес кровельного пирога. Между стропилами укладываются листы утеплителя, а сверху монтируется обрешетка.
Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выступают как опора для стропильных ног. Различают коньковый прогон (находится на вершине кровли, удерживает стропила) и боковые прогоны (находятся посередине стропильных ног).
Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, берут на себя часть веса конструкции.
Подкосы – наклонные брусья, подпирающие стропильные ноги. Усиливают прочность и жесткость сооружения.

Материалы для изготовления стропил

Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%!

Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток – со временем стропила могут деформироваться, поэтому  в несущую систему добавляют элементы из металла.

С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой – снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.

Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию

В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.

Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции

Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.

Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.

Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.

Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части – на внутреннем простенке или несущем столбе.

Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет – висячие.

Особенности обустройства стропил на разных крышах

Двускатная крыша

Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра – пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.

Распространенный вариант двускатной крыши – конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.

Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.

Шатровая крыша

Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.

Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:

основание постройки квадратной формы;
в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.

Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями – стойками затяжками.

Вальмовая крыша

Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.

Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.

Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель – балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.

Ломаная крыша

Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:

Монтаж П-образной конструкции – опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции – балки перекрытия.
Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
Монтаж стропильных ног.

Двухскатная крыша: установка стропил своими руками

Расчет угла наклона и нагрузок

Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.

При выборе угла наклона надо учесть, что:

угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
при угле наклона свыше 45° — возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».

Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° — 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.

Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем – 40-50 кг/м2).

Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.

Монтаж мауэрлата и стропил

Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.

Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:

Сделать шаблон, по которому собирается стропильная система. Взять две доски (длина одной доски равна длине стропил) и соединить между собой гвоздем.
Получившиеся «ножницы» уложить двумя краями в места, где будут крепиться стропильные ноги. Зафиксировать угол между балками поперечной перекладиной.
Из фанеры изготовить еще один шаблон – он понадобится для изготовления монтажных запилов на стропилах.
С помощью шаблона вырезать на стропилах монтажные запилы и соединить их под выбранным углом наклона ската. В результате получается стропильная ферма.
Фермы поднять на крышу и прикрепить к мауэрлату:
установить фронтальные (крайние) фермы;
между вершинами фронтальных ферм натянуть веревку – она обозначит месторасположение будущего конька и станет ориентиром для крепления остальных стропильных ног;
монтаж остальных ферм (расстояние между стропильными элементами – не меньше 0,6 м).
При необходимости, укрепить конструкцию подкосами, ригелями и подпорами.
Коньковый прогон установить на специальные опоры и прикрепить к нему короткие, диагональные и промежуточные стропила.

Установка стропил: видео

Общие рекомендации по монтажу стропильной системы

Затяжки для усиления стропил изготовляются по такому принципу:  чем ближе к коньку располагаются затяжки, тем массивнее они должны быть. Их надо делать из деревянного бруса большего сечения и обязательно проконтролировать надежность соединительных узлов.
Для того чтоб капли дождя не попадали верхние края стен дома и на стропильную конструкцию, необходимо сделать свес (длина от 55 см).
Стропила  из древесины перед установкой обязательно надо обработать антисептическим, противогрибковым средством и антипиренами для обеспечения пожаробезопасности.
При болтовом соединении стропильных элементов обязательно надо использовать металлические пластины или шайбы – они помогут не допустить «утапливания» гайки в древесину.

Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео

Устройство стропильной системы

Строительство крыши является завершающим этапом возведения дома, она определяет степень защиты здания от атмосферных воздействий и внешний облик всего строения в целом. Каркас крыши, на который монтируется кровля и утеплитель, называется стропильной системой. Устройство стропильной группы зависит от вида крыши и её сложности, от климатических условий и от назначения чердачного помещения. Она крепится на мауэрлат, зафиксированный на стенах дома по периметру, и состоит из следующих элементов:

балка перекрытия или затяжка — горизонтальный брус, опирающийся на мауэрлат;висячие или наслонные стропильные ноги, которые крепятся в нижней части к затяжке или мауэрлату, а в верхней соединяются и образуют конёк;прогон — брус, соединяющий фермы стропильной группы;В зависимости от типа и размеров крыши стропильные системы бывают наслонными, висячими или комбинированными, но их основные элементы во многом повторяютсястойки, ригели, подкосы и схватки — это вспомогательные элементы, которые необходимы для придания прочности стропилам и всей конструкции крыши;нарожники — используются на вальмовых крышах и представляют собой укороченные стропила;Диагональные стропила вальмовой крыши крепятся нарожниками и шпренгелями, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузкишпренгели — предназначены для придания прочности диагональным стропилам вальмовой крыши;кобылки — применяются для удлинения стропильных ног и нарожников и образуют карнизный свес;лобовые доски — крепятся к вертикально обрезанным стропилам или кобылкам и служат для монтажа капельников, ветровых планок и кронштейнов водосточной системы;контробрешётка — монтируется на стропила и используется для создания вентиляционного зазора между слоем гидроизоляции и кровельным материалом;обрешётка — набивается перпендикулярно контробрешётке и служит для крепления кровельного материала.

Более сложные виды крыш образуются из комбинации скатных, шатровых и вальмовых типов, их стропильная система также собирается из описанных элементов.

Основой любой системы стропил и ферм является жёсткое треугольное соединение, которое придаёт прочность конструкции крыши и позволяет выдерживать вес снега и ветровое воздействие.

Варианты устройства стропил

Стропильная система любого вида предназначена для создания наклонных скатных поверхностей, с которых осадки стекают вниз, не скапливаясь на кровле. Кроме того, наклонная поверхность лучше противостоит разнонаправленным ветровым нагрузкам. При устройстве стропильной системы могут использоваться следующие типы стропил:

стропильные ноги висячего типа, опираются только на внешние стены здания и затяжку, а между собой соединяются ригелями, стойками и подкосами;наслонные стропила имеют дополнительные опоры на внутренние стены дома и жёстко скрепляются с помощью вспомогательных элементов;Висячие стропила не имеют жёсткой опоры в месте конькового соединения, а наслонные опираются на внутреннюю стену здания через лежни, стойку и прогонкомбинированные системы используются при строительстве мансардной ломаной крыши или других конструкций, когда в верхней части фермы применяются висячие, а в нижней части ставятся наслонные стропила.

Из этих типов стропил собираются разные виды крыш. Рассмотрим наиболее популярные варианты устройства скатных систем различной конфигурации.

Односкатная стропильная система

Односкатные крыши используются при строительстве загородных домов, гаражей, бань и подсобных помещений. Такие крыши изготавливают с использованием наиболее простой стропильной системы, которая может усложняться с увеличением длины ската. Если расстояние между стенами здания больше 4,5 м, то стропильные ноги усиливают подкосами. При пролётах более 6 м необходимо использовать по две подстропильные ноги с каждой стороны или ставить дополнительную вертикальную стойку с симметричными укосами.

По мере увеличения длины ската конструкция стропильной системы усложняется жёсткими треугольными элементами и схватками, что придаёт ей дополнительную прочность.

Исходя из опыта автора этой статьи, для мягких кровельных материалов при небольших углах наклона скатов необходимо использовать сплошную обрешётку из фанеры толщиной от 12 мм. Когда применяется листовой кровельный материал, следует уменьшать шаг обрешётки до 10 см, увеличивать нахлёст до 15 см и дополнительно герметизировать места стыка листов.

Двускатные и ломаные мансардные конструкции

Двускатный тип крыш, традиционный для всей территории нашей страны, сохраняет популярность и сегодня. Этому способствуют простота и надёжность стропильной системы, а также возможность обустроить холодный или обитаемый чердак. Как правило, двускатная крыша с мансардой образуется висячими стропилами без средней опоры, а её жёсткость обеспечивается ригелями и боковыми стойками, которые и служат стенами и потолком мансардному помещению.

Ломаные двускатные крыши отличаются наибольшим объёмом встроенной мансарды, каркасная система здесь представлена комбинацией висячих и наслонных стропил с разным углом наклона скатов.

Двускатные стропильные системы отличаются простотой конструкции, высокой прочностью и минимальным расходом строительных материалов, такие крыши часто используют в бюджетном дачном строительстве.

Четырёхскатные системы стропил

Четырёхскатные крыши образуются двумя трапециевидными и двумя треугольными скатами и имеют сложную конструкцию стропильной системы с опорным каркасом, на который монтируются рядовые и диагональные балки. Пространство между стропильными лагами заполняется нарожниками, а дополнительной опорой для диагональных ног служат шпренгели, опирающиеся на угловые перемычки.

Четырёхскатные крыши отлично защищены от разнонаправленных порывов ветра и придают зданию особый шик, но их недостатком является дорогая и сложная в монтаже стропильная система.

Стропильная группа полувальмовой крыши, как правило, опирается на боковые и фронтальные стены здания и имеет несколько отличную от прочих конструкцию с усечёнными треугольными скатами.

Устройство несущего каркаса шатровых крыш

Стропила шатровых крыш в верхней части сходятся в одной точке и образуют многогранную пирамиду. Для повышения прочности соединения стропильных ног используются специальные стыковочные элементы, брусья обрешётки и дополнительные нарожники.

Шатровые крыши придают строению неповторимый облик, но отличаются повышенным расходом кровельного покрытия и пиломатериала. Чаще всего они используются на флигелях, беседках, а в усечённом варианте — как крыши эркеров.

Многощипцовые стропильные группы

Многощипцовые крыши представляют собой скатные фрагменты, врезанные под прямым углом друг к другу и образующие в месте соединения внутренние углы или ендовы. Стропила такой крыши имеют разную длину, а сборка этой конструкции требует профессиональных навыков, поскольку величина и угол наклона скатов могут отличаться друг от друга.

Крыши такого типа призваны обеспечить естественное освещение подкровельного пространства и имеют очень привлекательный внешний вид, но их довольно сложно монтировать и утеплять.

Устройство стропильной системы вокруг трубы

Проход вентиляционных и печных труб через крышу иногда требует смещения стропильных ног с нарушением выбранного шага между ними. Но при наличии труб достаточно больших габаритов, объединённых в один блок, этого бывает недостаточно. Необходимо обрезать стропила в месте прохода труб и соединять отрезанные участки с другими стропилами брусками, закреплёнными на уголки. Расстояние между трубой и деревянными элементами должно соответствовать противопожарному зазору в 130–150 мм.

Далее производится крепление обрезанных стропил с помощью вертикальных стоек к затяжкам или балкам перекрытия. Таким образом, вокруг трубы создаётся короб, который не контактирует с её горячей поверхностью и при необходимости заполняется негорючим теплоизолирующим материалом.

Монтаж кровли поверх старого покрытия

В процессе службы кровельное покрытие подвергается естественному износу. Если нет деформации старой стропильной системы и вы убеждены, что она прослужит ещё долгое время, то ремонт можно произвести быстро и качественно. Когда нет времени на демонтаж старой кровли, можно настелить новое покрытие прямо поверх старой крыши. Для этого необходимо точно знать, где проходят стропильные балки с контробрешёткой и доски обрешётки.

По личному мнению, составленному на основе практического опыта, для нового кровельного покрытия лучше выбрать профнастил, металлочерепицу или ондулин, которые не создадут большой нагрузки на конструкции старой крыши.

Видео: замена кровли без демонтажа старой

Шаг стропильных ног при устройстве кровли

При монтаже крыши стропила устанавливаются на определённом расстоянии друг от друга. Это расстояние называется шагом. Рекомендации по выбору шага стропильной системы изложены в СНиП II-26–76* «Кровли». Решение нужно принимать, учитывая следующие параметры:

тип крыши;длину скатов и угол наклона;вид кровельного материала;сечение стропил;предполагаемую ветровую и снеговую нагрузку.

Шаг и количество стропил можно выбрать на основе рекомендаций и скорректировать с учётом особенностей конкретной крыши. Для простых двускатных крыш с холодными чердаками расчёт можно произвести, опираясь на следующую таблицу.

Таблица: выбор длины, шага и сечения стропил

Для мансардных и сложных крыш требуется более прочная стропильная система с более частым расположением ферм и со сменой шага на стыковых участках с разным типом скатов. На таких крышах стропилами служит брус сечением 50Х150 и 100Х200 мм, а шаг выбирается в интервале от 60 до 120 см.

По наблюдениям автора этой статьи, косвенное влияние на выбор шага оказывают размеры утеплительного материала. Например, стандартная ширина утеплителя составляет 60 см, а допустимый шаг стропил сечением 50Х150 мм на скатной крыши находится в диапазоне от 60 до 120 см. Рачительные хозяева выбирают шаг кратным 59 см, чтобы плотно и без зазоров смонтировать утепляющие маты между стропилами.

Устройство крыш сложной конструкции

К сложным крышам относятся многоуровневые архитектурные решения, которые часто отличаются смешением стилей, например, скатная кровля с эркером или сочетание вальмовой конструкции с шатровым элементом. Даже обычная многощипцовая крыша со щипцами на разных уровнях имеет зачастую весьма сложную стропильную систему. Проектирование таких систем выполняется в соответствии с требованиями СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» и СП 17.13330.2011 «Кровли». К проектным работам следует привлекать профессиональных специалистов, поскольку даже небольшая ошибка может привести к браку и потере дорогостоящих материалов.

Стропильную систему сложных крыш можно разбить на более простые составные части, а в местах их соединения смонтировать ендовы, вертикальные стойки и горизонтальные балки конькового типа.

При монтаже сложных стропильных систем важно следить за тем, чтобы на всех скатах сохранялся зазор для подкровельной вентиляции, иначе конденсат приведёт к повреждению стропил, обрешётки и утеплительного слоя.

Видео: устройство сложных крыш

Узлы стропильной системы

Узлы, соединяющие элементы стропильной группы, выполняют функцию обеспечения жёсткого и прочного крепления деталей. К качеству сборки узлов предъявляются повышенные требования, поскольку в этих соединениях происходит равномерное распределение нагрузки с несущих элементов на затяжки, балки перекрытия и мауэрлат. К основным видам соединений, которые применяются при монтаже стропил, относятся следующие узлы:

коньковый — место соединения верхней части стропильных ног;карнизный — соединение нижней части стропил с мауэрлатом или затяжкой;Основные несущие узлы стропильной системы необходимо выполнять в соответствии с повышенными требованиями по уровню выдерживаемых нагрузокузлы соединения подкосов и ригелей со стропильной ногой.

Существуют также особенно сложные соединения, например, узел примыкания диагональных стропил вальмовой крыши к прогону и мауэрлату или узел ломаной крыши, где соединяются пять деталей стропильной системы.

Рассмотрим узел крепления стропил, стоек, прогонов и затяжек на примере ломаной мансардной крыши. В нём вертикальная стойка с помощью врезки соединяется с горизонтальным прогоном и затяжкой, далее к ним монтируется нижняя стропильная нога, которая опирается на затяжку с помощью врезки и металлической скобы. Затем верхняя стропильная ферма скрепляется коньковыми стяжками и тоже врезается в затяжку и фиксируется на скобу. В прочих узлах стропильной системы, которые применяются на различных видах крыш, используются те же принципы соединения деталей. В качестве крепёжных элементов используются гвозди, саморезы, болты, перфорированные металлические полосы и уголки различной конструкции.

Общее устройство двускатной крыши

Основные понятия

Принцип устройства двускатной крыши понятен уже из названия. Ее характеризует наличие двух скатов кровли, в подавляющем числе случаев являющихся симметричными относительно линии конька. С обеих торцевых сторон расположены треугольные фронтоны.

Именно эта схема отличается относительной простотой расчета и монтажа. Она чрезвычайно надежна (при правильном строительстве), обеспечивает равномерное распределение нагрузок на стены здания, обладая при этом отменным эксплуатационным запасом прочности. Вместе с тем, смотрится такая крыша, даже безо всяких изысков, очень симпатично, подходит для практически всех типов кровельного покрытия, а ее скатам могут придаваться любые углы крутизны (естественно, в разумных пределах).

Видимым недостатком такой крыши является наличие «глухих» зон в чердачном помещении, в нижней части скатов.

Иногда архитекторы стараются внести некоторое разнообразие в конструкцию двускатных крыш. Так, например, одним из приемов является создание подчеркнутой асимметрии скатов, причём, как по их крутизне, так и по длине от конька до карнизного свеса.

Подобный подход открывает дополнительные возможности полезного использования чердачного помещения. Правда, самостоятельно правильно спроектировать и смонтировать такую двускатную крышу для неподготовленного человека – задача из разряда практически невыполнимых, поэтому в нашей статье такая конструкция рассматриваться далее не будет.

С определённой долей условности к двускатным относят крыши с ломаными плоскостями скатов.

Впрочем, и такие конструкции имеют особенности в проектировании и проведении монтажа. Стропильные системы подобного типа заслуживают отдельного подробного рассмотрения.

Мансардная ломаная крыша – отличное решение для жилого чердака

Чтобы соорудить надежную стропильную систему такого типа, необходимо будет провести ряд расчетов, тщательно изучить последовательность проведения работ, используемые технологические приемы. Обо всем этом подробно – в специальной публикации нашего портала «Мансардная крыша своими руками».

Элементы конструкции стропильной системы двускатной крыши

Чтобы дальше можно было, как говорится, «общаться на одном языке», необходимо рассмотреть, из каких же основных деталей и узлов складывается общая конструкция двускатной крыши. Внимание на схему:

Сразу оговоримся, что данная схема, безусловно, не может отразить всего возможного разнообразия конструкций стропильных систем, 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.

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 мауэрлат 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.

Мансардные окна

При планировании мансарды стоит учитывать рекомендации СНиПа. Они рекомендуют площадь окон делать не меньше 10%!о(MISSING)т площади пола. Так что если мансарда будет разделена на несколько помещений в каждом должно быть окно.

Из всех приведенных на фото способов устройства окон в крыше с мансардой, проще всех реализуется наклонная установка. При этом необходимо обеспечить должную степень гидроизоляции примыкания, а также использовать специальные модели с усиленной рамой и армированным стеклом — нагрузка на поверхность бывает значительной.

Плюсы наклонного мансардного окна:

большее количество света, не такие резкие границы света и тени;
поверхность крыши остается ровной, не усложняется ее рельеф;
относительно легкая установка.

При планировании такого окна необходимо помнить, что его площадь увеличивается с ростом угла наклона. На какой высоте удобнее установить такое окно и как увеличивается его высота в сантиметрах в зависимости о наклона, смотрите на фото.

Ширина рамы окна должна быть на 4-6 см меньше, чем шаг между стропилами. Тогда его легко можно будет установить, не нарушая строение каркаса. Если окно буде шире, необходимо делать усиленную балку над ним, рассчитать нагрузку.

Если нужно иметь большее по площади окно, проще поставить два нешироких рядом. Смотрятся они ничуть не хуже, чем одно большое, а проблем будет меньше.

При установке окна-дормер геометрия крыши усложняется: появляется ендова сверху и по бокам. Из-за этого стропильная система становится более сложной и при планировании и при сборке. Возрастает также сложность укладки кровельного покрытия. Все ендовы  — места самого вероятного появления протечек. Потому тут необходимо все делать очень тщательно. В регионах с большим количеством снега желательно над такими окнами устанавливать снегозадержатели: чтобы при резком сходе их не снесло.

Плюс такого окна: возле него можно стоять в полный рост. Но света они пропускают меньше, сложнее становится рельеф и крыша становится более проблемной.

Утопленное окно обычно используют, если делают через него выход на балкон. В других случаях такой способ устройства — не лучший вариант: света попадает мало, тени получаются очень глубокими, что для глаза утомительно, геометрия тоже становится сложнее, хотя и не в такой степени, как в предыдущем варианте.

Самый простой способ — сделать окно в торцевой части мансарды. В этом случае не нужна усиленная рама или армированные стекла. Вполне достаточно просто качественных стекол. Именно этот вариант чаще всего можно увидеть на дачных мансардах: это самый недорогой вариант, который запросто реализуется своими руками.

Об устройстве двухскатной крыши читайте тут.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Постройка крыши любой сложности своими руками предполагает знания назначения основных конструктивных элементов.

Места расположения элементов показаны на фото.

Элементы стропильной системы двухскатной крышиЭлементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 2Элементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 3

Мауэрлат. Предназначен для распределения нагрузки от стропильной системы на несущие стены здания. Для обустройства мауэрлата выбирается брус из прочной древесины. Предпочтительно лиственницы, сосны, дуба. Сечение бруса зависит от его вида – цельный или склеенный, а также от предполагаемого века конструкции. Наиболее популярные размеры 100х100, 150х150 мм.
Совет. Для стропильной системы из металла мауэрлат также должен быть металлическим. Например, швеллер или двутавровый профиль.

Стропильная нога. Основной элемент системы. Для изготовления стропильных ног используется прочный брус или бревно. Соединенные сверху ноги образуют ферму.

Силуэт стропильной фермы определяет внешний вид строения. Примеры ферм на фото.

Варианты фермы стропильной системы крыши

Важное значение имеют параметры стропил. О них речь пойдет чуть ниже.

Затяжка — соединяет стропильные ноги и придает им жесткость.

Прогон:

Коньковый прогон, монтируется в месте примыкания одного стропила к другому. В дальнейшем на него будет установлен конек крыши.

Боковые прогоны, они обеспечивают ферме дополнительную жесткость. Их количество и размер зависят от нагрузки на систему.

Стойка для стропил — вертикально расположенный брус. Также принимается на себя часть нагрузки от веса крыши. В простой двускатной крыше обычно располагается по центру. При значительной ширине пролета – по центру и по бокам. В несимметричной двускатной крыше – место установки зависит от длины стропила. При ломанной крыше и обустройстве одной комнаты на мансардном чердаке – стойки располагаются по бокам, оставляя свободным пространство для перемещения. Если комнат предполагается две – стойки находятся по центру и по бокам.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши показано на рисунке.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши

Подкос. Служит опорой для стойки.

Совет. Установка подкоса под углом в 45° существенно снижает риск деформации от ветровой и снеговой нагрузки.

В регионах со значительной ветровой и снеговой нагрузкой устанавливают не только продольные подкосы (находящиеся в одной плоскости со стропильной парой), но и диагональные.

Лежень. Его назначение служить опорой для стойки и местом крепления подкоса.

Обрешетка. Предназначена для передвижения во время строительных работ и фиксации кровельного материла. Устанавливается перпендикулярно по отношению к стропильным ногам.

Совет. Важное назначение обрешетки — перераспределение нагрузки от кровельного материала на стропильную систему.

Наличие чертежа и схемы с указанием месторасположения всех перечисленных конструктивных элементов поможет в работе.

Совет. Обязательно добавьте в схему стропильной системы двухскатной крыши данные об устройстве прохода вентиляционной шахты и дымовой трубы.

Технология их устройства определяется типом кровли.

Выбор материала для стропил

При расчете материала на двухскатную крышу нужно выбирать качественную древесину без повреждений и червоточин. Наличие сучков для балок, мауэрлата и стропил не допускается.

Для досок обрешетки сучков должно быть минимум, при этом они не должны выпадать. Древесина должна быть прочной и обработанной необходимыми препаратами, которые повысят ее свойства.

Совет. Длина сучка не должна превышать 1/3 толщины бруса.

Монтаж стропильной системы

Перед началом возведения стропильной системы необходимо провести подготовительные мероприятия для обеспечения эффективной и быстрой сборки. Нужно создать безопасные условия для проведения работ, приготовить место для раскроя и изготовления шаблонов, а также обеспечить наличие пиломатериала и крепёжных элементов. В процессе монтажа потребуются рабочие чертежи и следующие инструменты:

угломер (малка), уровень, строительный карандаш, шнур;цепная бензопила для грубого раскроя и обрезки;дисковая пила, электролобзик;электродрель, шуруповёрт;молоток, стамески.

Перед сборкой необходимо изготовить шаблоны однотипных элементов стропильной системы и убедиться в их качественной стыковке и хорошем прилегании на месте монтажа.

Завершающим этапом подготовительных работ является раскрой пиломатериала по размерам, пропитка элементов антипиреновыми и антисептическими составами и естественная просушка не менее суток.

При отсутствии проектной документации на крышу важно заранее выбрать способы крепления стропильных ног в коньковой и карнизной части, а также конструктивные решения для соединения деталей в различных стыковочных и иных узлах.

Крепление стропил к балкам перекрытия

Крепление стропил на балки перекрытия или затяжки в нижней части производится различными способами в зависимости от сложности фермы и длины, а следовательно, и веса стропильных ног. Стропила длиной менее 4 м и сечением 50Х100 мм достаточно крепить к балкам дощатым узлом или с помощью металлических пластин, обрезая брус под необходимым углом и используя прибоины.

При больших величинах длины и веса стропильных ног и предполагаемой снеговой и ветровой нагрузки соединение необходимо выполнять лобовой врубкой, одинарным или двойным зубом. При этом используются подбалочные подкладки, обеспечивающие плотное прилегание резьбовых шпилек. Перед монтажом необходимо создать шаблоны, которые обеспечат правильный раскрой материалов на узле врубки и безупречное прилегание элементов. Чтобы избежать сколов на краях балки перекрытия, необходимо производить врубку на глубину не менее 2 см и на расстоянии 1,5 h от края балки (где h − высота балки).

Важно, чтобы отверстия под резьбовые шпильки располагались под углом 90о к верхней плоскости стропил, поскольку это обеспечит плотное прилегание и надёжное крепление деталей между собой без смещений и перекосов.

Как правильно сделать запилы на стропильных балках

В процессе сборки стропильной системы необходимо стыковать элементы с разными углами наклона. Для разметки запилов, врубок и угловых соединений используются строительные уровни и угломерные инструменты, а при массовом производстве однотипных деталей изготавливаются шаблоны. Запилы на стропилах можно сделать в следующей последовательности.

Брус выставляется на мауэрлат и коньковый прогон, по уровню размечаются вертикальные линии и точное положение врезки.Угол наклона фиксируется на малке, а размеры врезки измеряются рулеткой или угольником.С помощью угольника и угломера результаты замеров переносятся на заготовки, после чего размечаются углы обрезки и размеры шипов врубки.На размеченной заготовке производятся необходимые запилы.

Диагональные стропила или нарожники приходят к стыку под разными углами в двух плоскостях, в этом случае с помощью уровня размечается вертикальный угол стыка, а затем нужный угол примыкания фиксируется малкой и переносится на деталь.

По мнению автора статьи, раскрой материала по единому образцу не является лишней операцией, поскольку потери времени на изготовление шаблонов с лихвой окупаются в процессе монтажа, который значительно ускоряется и становится более рациональным и качественным. Нужно обратить внимание на исправное состояние угломерного инструмента и использовать только проверенные экземпляры.

Монтаж стропильной системы своими руками пошагово

Многие владельцы в целях экономии монтируют крышу дома самостоятельно. При наличии некоторого строительного опыта это решение является вполне оправданным, поскольку даже сложные крыши вполне возможно собрать своими руками, имея проектную документацию. При отсутствии проекта необходимо самому сделать чертёж будущей конструкции с основными параметрами и размерами элементов стропильной системы.

Заготовки для стропильных ферм можно собирать на земле или прямо на крыше. Обычно изготавливается треугольник из двух боковых балок и нижней затяжки, все остальные элементы монтируются после установки фермы в вертикальное положение. Каждую конструкцию нужно изготавливать по заранее сделанному и опробованному на месте установки шаблону. При значительных длине и весе элементов конструкции сборка производится поэтапно.

Монтаж производится в следующей последовательности.

На резьбовые шпильки армированного пояса или последний венец стен по периметру монтируются цельные брусья мауэрлата для обеспечения равномерного распределения нагрузки со стропильной системы на стены здания.В домах их бетона или строительных блоков мауэрлат устанавливается на шпильки, вмурованные в армопояс, в деревянных строениях его роль обычно играет последний венец стеныНа мауэрлат крепятся балки перекрытия или затяжки с помощью скоб, металлических уголков или болтов. При использовании длинных и массивных стропильных ног на середину балок перекрытия монтируются вертикальные стойки, а на них крепятся коньковые прогоны.Первая заготовка под стропильную ферму устанавливается с одного края крыши (на фронтоне). На стропильных ногах делается врезка, и они крепятся к мауэрлату, балкам перекрытия и коньковому прогону.Первыми устанавливаются стропильные фермы на фронтонахВторая заготовка устанавливается на месте другого фронтона.Обе фермы закрепляются в вертикальном положении, которое контролируется уровнем или отвесом.Между установленными фермами натягиваются направляющие шнуры.Между установленными на фронтонах стропильными фермами натягиваются направляющие шнуры для контроля правильности положения промежуточных элементовУстанавливаются промежуточные стропильные конструкции с выбранным шагом. Все они должны выравниваться по вертикали и по натянутым шнурам.Монтируется коньковый и дополнительные горизонтальные прогоны (если они предусмотрены конструкцией).Стропила усиливаются ригелями, стойками и другими элементами, предусмотренными проектом.После установки всех стропильных ферм монтируются горизонтальные прогоны и дополнительные усиливающие элементыНа вальмовых крышах вначале устанавливаются рядовые стропила, опирающиеся на коньковый прогон и мауэрлат, а затем поочерёдно ставятся диагональные стропила и нарожники.С помощью фронтонных и лобовых досок формируются свесы, которые защищают стены здания от осадков.На стропила крепится гидроизоляционная плёнка с провисом не более 20 мм и бруски контробрешётки, которые обеспечивают вентиляционный зазор между гидроизоляцией и кровельным покрытием. Затем укладывается продольная обрешётка, которая служит основанием под кровельное покрытие.Монтаж гидроизолирующей плёнки, контробрешётки и обрешётки завершает работы по сборке стропильной системы

Опыт показывает, что при длине стропил более 6 м наращивать их в стыках нужно с применением шипа, двусторонних накладок и с помощью резьбовых шпилек или болтов, установленных с шагом от 15 до 20 см. Место стыка нужно усилить дополнительными стойками или подкосами. В 2010 году по указанной технологии автором была смонтирована крыша с длиной стропильных ног более восьми метров, до настоящего времени на скатах прогибов и других изменений формы не обнаружено.

Сложные крыши монтируются, начиная с основных несущих конструкций, на которых базируется стропильная система. Затем устанавливаются рядовые и диагональные стропильные ноги, нарожники и вспомогательные элементы. В заключение разнотипные фрагменты стыкуются между собой в единую конструкцию.

Рекомендации по самостоятельной установке

По мнению автора этой статьи, который смонтировал своими руками три крыши разной сложности, монтаж стропильной системы можно и нужно проводить самому. Первая крыша была раскроена и собрана по чертежу за четыре дня, а на пятый и шестой день были смонтированы гидроизоляция, обрешётка, лобовые доски и кровельный материал. На вторую крышу ушло три с половиной дня, а третья была возведена уже за два дня. С ростом мастерства и при правильном планировании работ монтаж стропильной системы значительно ускоряется. Если имеется строительный опыт, то установить крышу с надлежащим качеством совсем несложно. В случае возникновения затруднений необходимо привлечь для консультации инженеров-проектировщиков или профессиональных строителей, которые помогут в сложной ситуации.

Видео: устройство и монтаж стропильной системы

Мы рассмотрели варианты сборки стропильной системы в местах сочленения с трубами, поверх старых крыш, в местах прилегания к мауэрлату, а также в случае сложных стропильных конструкций. Попутно изучили некоторые способы соединения элементов ферм и скатов. Крышу можно собрать и своими руками, важно неукоснительно выполнять пошаговую инструкцию и строго соблюдать технику безопасности, тогда успех будет обеспечен.

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).

Предстоит рассчитать:

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.

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.

Далее –  просто пользуемся формулой:

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.

Калькулятор зависимости высоты конька крыши от крутизны ската

Перейти к расчётам

Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать высоту конька h»

Расстояние от точки проекции конька до мауэрлата (метров)

Планируемый угол уклона кровли α, (градусов)

Кстати, калькулятор позволит решить и прямую, и обратную задачи. Например, если необходимо отталкиваться от планируемой высоты кровли в коньке, можно, введя один раз для начала длину основания треугольника f, затем изменять угол наклона ската кровли (градация изменения в калькуляторе – в 1 градус), чтобы быстро прийти к нужному значению. Это займет буквально несколько секунд.

Рассчитываем длину стропильной ноги

Чтобы рассчитать длину стропильной ноги, которая в данном случае является гипотенузой прямоугольного треугольника (с катетами f и H), проще всего применить всем известную теорему Пифагора.

L = √ (f ²+ Н²)

Калькулятор расчета рабочей длины стропильной ноги двускатной крыши

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать длину гипотенузы (стропильной ноги)»

Катет 1 (высота треугольника Н), метров

Катет 2 (основание треугольника f), метров

Данный результат дал нам «рабочую» длину стропильной ноги. Если планируется еще за счет стропила сразу сформировать карнизный свес, то необходимо сделать прибавку к длине – l. По законам тригонометрии такой «довесок» будет равен:

l = K / cos a

К – панируемая ширина карнизного свеса, от стены дома до края (по горизонтали).

а – угол крутизна ската кровли.

Если даже карнизный свес будет формироваться за счет «кобылок», то расчет поможет определиться с необходимой рабочей длиной этих деталей конструкции. Расчет проще провести с помощью нашего калькулятора:

Калькулятор расчета удлинения стропильной ноги для формирования карнизного свеса.

Укажите запрашиваемые данные и нажмите кнопку «Рассчитать удлинение стропила (рабочую длину кобылки)»

Планируемая ширина карнизного свеса К, метров

Величина крутизны ската α, градусов

На небольших углах уклона кровли такое удлинение будет весьма незначительно отличаться от планируемой ширины карнизного свеса. Однако, по мере роста крутизны, удлинение стропила начинает быстро увеличиваться, так что игнорировать эту величину – нельзя.

Останется только просуммировать полученные значения и получить общую длину заготовки для изготовления стропила. Безусловно, она берется с небольшим запасом, примерно 200÷250 мм – на точную подрезку уже после установки и закрепления стропильной ноги на место.

Можно сразу же оценить – имеются ли в продаже заготовки (пиломатериал) необходимой длины. На крышах большого размера иногда приходится прибегать к сращиванию стропил по длине.

Расчет нагрузок на стропильную систему, определение сечения стропил и шага их установки

Переходим к самому сложному этапу расчетов. Необходимо оценить, какие суммарные нагрузки будут выпадать на конструкцию крыши, как их оптимально распределить по длине несущих элементов, варьируя шаг установки стропильных ног. Исходя из этого, можно будет подобрать необходимый материал, который обеспечит стабильность конструкции, без переломов или деформаций, определиться с деталями усиления, то есть расставить на схеме дополнительные точки опоры, уменьшающие свободный пролет стропильной ноги.

На стропильную систему в целом будут прилагаться следующие основные типы нагрузок:

Вес самой стропильной системы и кровельного покрытия, а если предусматривается термоизоляция – то еще и «утеплительного пирога».
Нагрузки, вызываемые снежными наносами на поверхность кровли.
Ветровые нагрузки.

Существуют, безусловно, и иные типы нагрузок, причем, многие из которых заранее сложно предугадать – техногенные или стихийные катаклизмы, сейсмические толчки и другое. Но чтобы снизить вероятность разрушения конструкции от подобных явлений «непреодолимой силы», в нее заранее закладывается определенный эксплуатационный запас прочности.

Теперь – рассмотрим нагрузки по порядку.

Любое кровельное покрытие обладает собственной удельной массой, требует той или иной обрешетки или определенных особенностей конструкции крыши. В калькулятор расчёта, который будет предложен читателям ниже, уже занесены средние значения удельной весовой нагрузки от наиболее часто применяемых типов кровельных покрытий. На всякий случай, в этот показатель включено и утепление скатов кровли.
Снеговая нагрузка зависит от двух величин. Во-первых, это рассчитанная по итогам многолетних наблюдений удельная масса снежного покрова, характерная для конкретной местности. По этому параметру всю территорию России можно условно разделить на несколько зон, которые обозначены на расположенной ниже карте-схеме:

Второй параметр, оказывающий влияние на снеговую нагрузку – это крутизна ската кровли. Чем больше угол, тем меньшее давление будут оказывать снежные массы, а на скатах круче 60 градусов – снег и вовсе не станет задерживаться.

Ветровая нагрузка. С ней несколько сложнее, так как приходится принимать в расчет больше исходных параметров. Для упрощённого алгоритма вычислений, реализованном в калькуляторе, необходимо знать:

— Угол уклона скатов кровли (чем он больше, тем выше «парусность» крыши).

— Среднюю величину ветрового давления, аналогично определенную по результатам многолетних метеорологических наблюдений для данного региона. Определить свою зону по этому параметру можно также по соответствующей карте-схеме.

— Имеет важное значение высота строящегося здания, от поверхности земли до уровня конька.

— Оценивается наличие и удаленность естественных и искусственных преград для ветра. Критерии такой оценки хорошо показаны и описаны в соответствующем поле калькулятора.

Правда, здесь важно учесть еще одно правило: преграды могут приниматься в расчет, если их удаление от рассчитываемого здания не превышает величины 30×Н, где Н в данном случае – это высота дома от земли до конька. Например, для здания высотой в 8 метров принимаемые в расчет преграды должны находиться в пределах круга радиусом 240 метров. Если они расположены дальше, то это уже будет считаться «голой» местностью.

Программа калькулятора учтет все указанные пользователем данные, внесет соответствующие поправки, просчитает нагрузки и заложит необходимый эксплуатационный запас прочности.

Но если просто просуммировать нагрузки, то эта величина не слишком удобна для дальнейших действий, поэтому лучше оперировать показателем распределённой нагрузки. Она рассчитывается на погонный метр стропильной ноги, и напрямую зависит уже от шага установки стропил.

Таким образом, варьируя значение шага установки стропильных ног, можно пронаблюдать, как меняется распределённая нагрузка, и остановиться на оптимальном значении. А уже эта величина позволит войти в таблицу, чтобы определиться с сечением доски, бруса или кругляка, и с допустимой величиной свободного пролета между точками опоры.

Калькулятор расчета распределённой нагрузки на стропильные ноги

Перейти к расчётам

Укажите запрашиваемые данные и нажмите «Рассчитать распределенную нагрузку на стропила»

Угол ската кровли, градусов

Выбранный тип кровельного покрытия

Асбесто-цементный шифер обычного профиля

Асбесто-цементный шифер усиленного профиля

Целлюлозно-битумные листы («Еврошифер», «ондулин»)

Кровельное железо (оцинкованная сталь)

Мягкая битумная черепица

Металлочерепица, профнастил

Керамическая черепица

Черепица на цементной основе

Полимер-песчаная черепица

Мягкая кровля — рубероид на битумной мастике в два слоя

Определите по карте-схеме и укажите зону своего региона по уровню снеговой нагрузки

Определите по карте и укажите зону своего региона по уровню ветрового давления

Укажите зону расположения здания

Зона «А» — Открытая местность (степь, пустыня, равнина), незащищённые от ветров побережья крупных водоемов.

Зона «Б» — Пересеченные, лесистые участки местности с естественными преградами для ветра или с искусственными насаждениями, высотой до 10 метров, территории поселков и небольших городов.

Зона «В» — Плотная городская застройка, с высотой искусственных преград для ветра высотой 25 метров и более, поселки или дома, окруженные со всех сторон лесом

Укажите высоту конька крыши над землей

Ниже будет предложено ввести предполагаемый шаг установки стропил. Изменяя этот показатель, можно добиться оптимального значения распределенной нагрузки на стропильные ноги.

Шаг установки стропил, метров

С полученным значением входим в таблицу и определяем сечение доски для изготовления стропила.

Например, выданное калькулятором значение равно 92 килограмм на погонный метр. Ближайшее в большую сторону значение в таблице – 100 кг, значит, работаем с этим столбиком.

Планируется устанавливать стропила так, что их пролет между точками опоры будет доходить до 4,5 метров. Находим в выбранном столбце пересечение с этим значением.

А теперь можно выписывать из правой части таблицы все размеры допустимого пиломатериала, который гарантировано выдержит такую нагрузку. В данном примере это доска 40×200; 50×190; 60×180; 80×160; 100×140, а также бревно диаметром 120 мм.

Можно в режиме планирования попробовать изменять величину свободного пролета, пока еще виртуально устанавливая дополнительные точки опоры (подкосы или бабки), чтобы посмотреть, какой материал будет более выгодным.

На этом раздел статьи, посвящённый проведению самостоятельных расчетов, будем заканчивать – пора переходить к рассмотрению практического примера создания стропильной системы двускатной крыши. Но все же — несколько слов напоследок.

Алгоритмы расчета и проектирования стропильной системы, безусловно, упрощены, и их допустимо применять при не слишком масштабном строительстве. Если же возводится полноценный жилой особняк, то никак не обойтись без профессионального архитектурного проектирования как самого здания, так и конструкции его крыши в частности.

Узнайте, как провести расчеты параметров стропильной системы односкатной крыши, в специальной статье нашего портала.

Стропильная система

При самостоятельном строительстве частных домов с мансардной выбирают обычно ломанную крышу. Она позволяет получить помещение значительной площади, большее, чем под двускатной.

Конструкция ломаной мансардной крыши такова, что свесы можно опустить довольно низко, придав дому интересный вид. Но длинный свес крыши выполняют не только декоративную роль. Они еще закрывают верхнюю часть стены от осадков и отводят основную массу воды подальше от фундамента. Хотя при планировании нужно иметь в виде, что при сильных ветрах они увеличивают парусность. Из-за этого необходимо использовать более мощные доски и балки. Потому размер свеса крыши выбирают исходя из нескольких соображений, основное из которых — погодные условия.

Угол наклона

Зависит от кровельного материала, но больше всего — от региона и погодных условий. Классический вариант приведен на рисунке: нижние скаты по отношению к плоскости пола мансарды наклонены на 60°, верхние — на 30°. Исходя из этих данных и параметров вашего здания можно рассчитать все длины. Только стоит учесть, что согласно СНиП высота потолка в мансарде не может быть меньше 2 м. Тогда по определению это — чердак. Комфортно же себя человек будет чувствовать, если потолок будет поднят на высоту не менее 2,2-2,3 м. Исходя из этого по правилам геометрии рассчитываете требуемые длины.

При классическом варианте нагрузка от осадков на боковые поверхности может не учитываться. Осадки смогут удержаться только на верхней части, угол наклона которой меньше 45°.

Вообще же наклон боковых поверхностей обычно колеблется между 45° и до 80°. Чем круче скат, тем большей парусность он обладает, это необходимо учитывать: в регионах с сильными ветрами лучше делать более пологие крыши. Тогда ветровые нагрузки будут восприниматься намного лучше.

Виды стропильных систем ломаных крыш

Для изготовления каркаса ломаной крыши своими руками чаще всего используют пиломатериалы из сосны, сорт — не ниже 2. Выбор сечения бруса и досок зависит от размеров крыши, выбранного кровельного покрытия (его веса), ветровой и снеговой нагрузки в регионе, шага установки стропил. Все эти параметры учитываются при расчете. Методика прописана в СНиП 2.08.01-89 и ТКП 45-5.05-146-2009.

Выше на рисунке приведет чертеж каркаса с висячими стропилами. Он может быть реализован только в том случае, если основание верхнего треугольника будет не более 4,5 метров (в данном случае это ширина мансардного помещения). Если больше, придется делать наслонные стропила, которые должны опираться на несущую стену посредине (мансарда получится разделенной на две части рядом балок).

Еще один вариант верхней части изображен на фото ниже (картинка кликабельна). В этом случае боковые стропила усилены подкосами. Они значительно увеличивают жесткость системы.

Есть второй способ добиться похожего эффекта — установить схватки — на рисунке они только намечены еле видными линиями. Длину боковой стропильной ноги делят на три, в этих местах устанавливают схватки. Они понадобятся, если кровельное покрытие будет иметь солидный вес.

Для небольшого по разверам здания каркас крыши может быть вообще простой: вверху две висячие стропильные ноги, затяжка, балки перекрытия, стойки и боковые стропила (на фото внизу).

Как расчитать ломаную крышу

Мансардная ломанная крыша небольшого дома (ширина не более 6-7 метров) строилась уже столько раз, что на основании опыта можно сказать, какие материалы стоит использовать. Многие параметры зависимы от других материалов. Например, шаг установки стропил завязан с параметрами утеплителя. Чтобы при утеплении было как можно меньше отходов, монтаж был проще, необходимо чтобы расстояние от одной стойки до другой было чуть меньше ширины утеплителя (на 20-30 мм). Так, если вы собрались использовать минеральную вату, ее ширина 60 см. Тогда стойки нужно устанавливать так, чтобы просвет между двумя соседними был 57-58 см и не больше.

Ширина доски для стропильной ноги снова-таки определяется исходя из утепления. Для средней зоны России необходимая толщина базальтовой ваты составляет 200-250 мм. Это еще не все. Чтобы теплоизоляция могла высыхать, необходим вентиляционный зазор в 20-30 мм (без него конденсат постепенно сгноит древесину и приведет в негодность минеральную вату). Итого получается, что по минимуму ширина стропильной ноги должна быть 230 мм. Толщина доски — не менее 50 мм. Это в регионах с несильными ветрами и не очень обильными снегопадами. Подводя итоги, для всех стропил — коньковых и боковых — требуется доска 230*50 мм.

Если пиломатериал с такими характеристиками получается слишком дорогим, можно будет утепление сделать в двух направлениях: часть вдоль стропил, часть, набив обрешетку, поперек. Закладывать минимально можно 100 мм базальтовой ваты, следовательно можно взять стандартную доску 50*150 мм и оставить на вентзазор 50 мм, или заказать нестандартную 130*50 мм. Это смотрите, что выгоднее по деньгам.

Для стоек и балок лучше брать брус не менее 80*80 мм, лучше — 100*100 мм. Особенно в зонах со сложными погодными условиями — при обильных снегопадах или сильных ветрах.

Более точный расчет заказывайте у специалистов. Это длительный процесс, состоящий из сбора нагрузок от кровельного материала, самих элементов конструкции, ветровых и снеговых нагрузок. После чего по определенной формуле идет подбор элементов. Более подробную информацию, о том как проводится расчет, смотрите в следующем видео.

Особенности утепления крыш мансардного типа описаны тут.

Монтаж стропильной системы двухскатной крыши

После того, как рассчитаны стропила двускатной крыши, можно приступать к монтажу. Процесс разобьем на этапы и дадим характеристику каждому из них. Получится своеобразная пошаговая инструкция, содержащая дополнительные сведения по каждому этапу.

1. Крепление мауэрлата к стене

Брус устанавливается по длине стены, на которую будут опираться стропила.

В срубах из бревна роль мауэрлата играет верхний венец. В зданиях, построенных из пористого материала (газобетон, пенобетон) или кирпича, мауэрлат устанавливается по всей длине несущей стены. В других случаях его можно устанавливать между стропильными ногами.

Материал подготовлен для сайта www.moydomik.net

Сращивание мауэрлата друг с другом (прямым замком с болтами)Поскольку длина мауэрлата превышает стандартные размеры пиломатериалов, его приходится сращивать.

Соединение мауэрлата друг с другом делается как показано на рисунке.

Как соединить мауэрлат?

Запил брусьев производится только под углом в 90°. Соединения происходит с применением болтов. Гвозди, проволока, деревянные нагели не используются.

Как крепить мауэрлат?

Установка мауэрлата выполняется на верху стены. Технология монтажа предусматривает несколько способов крепления мауэрлата:

строго по центру несущей стены;
со смещением в одну из сторон.

Совет. Мауэрлат не может размещаться ближе, чем 5 см. до наружного края стены.

Чтобы защитить брус для мауэрлата от повреждения его укладывают на слой гидроизоляционного материала, в качестве которого чаще всего выступает обычный рубероид.

Надежность крепления мауэрлата важный аспект строительства. Это связано с тем, что скат крыши подобен парусу. Т.е., он испытывает сильную ветровую нагрузку. Следовательно, мауэрлат нужно крепко зафиксировать на стене.

Способы крепления мауэрлата к стене и стропилам

Крепления мауэрлата анкерамиАнкерные болты. Идеальны для монолитного строения.

Крепления мауэрлата деревянными нагелямиДеревянные нагели. Используются для срубов из бревна и бруса. Но, они всегда используются с дополнительными крепежами.

Крепления мауэрлата скобамиСкобы.

Крепления мауэрлата на шпильки или арматуруШпилька или арматура. Применяется в том случае, если коттедж построен из пористых материалов (газобетон, пенобетон).

Крепления мауэрлата скользящим креплениемСкользящее крепление (шарнирное). Связка таким способом позволяет обеспечить смещение стропильных ног при усадке дома.

Крепления мауэрлата проволокойОтожженная проволока (вязальная, стальная). Используется как дополнительное крепление в большинстве случаев.

2. Изготовление стропильных ферм или пар

Монтаж выполняется двумя способами:

установка брусьев непосредственно на крыше. Используется не часто, поскольку выполнять все работы, замеры, подрезки на высоте проблематично. Зато позволяет полностью выполнить монтаж своими руками;

сборка на земле. Т.е., отдельные элементы (треугольники или пары) для стропильной системы можно собрать внизу, а затем поднять их на крышу. Преимущество такой системы в более быстром выполнении высотных работ. А недостаток – в том, что вес собранной конструкции стропильной фермы может быть значительным. Чтобы ее поднять потребуется специальное оборудование.

Совет. Прежде чем собирать стропильные ноги, нужно нанести разметку. Очень удобно использовать для этих целей шаблоны. Собранные по шаблону стропильные пары будут абсолютно одинаковы. Для изготовления шаблона нужно взять две доски, длина каждой из которых равна длине одного стропила, и соединяются между собой.

3. Установка стропильных ног

Собранные пары поднимаются наверх и устанавливаются на мауэрлат. Для этого внизу стропильных ног нужно сделать запил.

Совет. Поскольку прорези на мауэрлате ослабят его, можно делать запилы только на стропильной ноге. Чтобы запил был одинаковым и плотно прилегал к основанию нужно использовать шаблон. Его вырезают из фанеры.

Способы крепления стропильной ноги показано на рисунке.

Способы крепления стропильной ноги

Начинать установку стропильных пар нужно с противоположных торцов крыши.

Совет. Чтобы правильно установить стропильные ноги, лучше использовать временные подкосы и распорки.

Между стропильными парами натягивается бечевкаМежду закрепленными парами натягивается бечевка. Она упростит монтаж последующих стропильных пар. А также, обозначит уровень конька.

Далее устанавливаются остальные стропильные ноги на обозначенном расстоянии друг от друга.

Если стропильная система монтируется непосредственно на крыше дома, то после установки двух крайних стропильных ног устанавливается опора конька. Далее к нему крепят половины стропильный пар.

Стоит отметить, что в этом вопросе мнения профессионалов расходятся. Одни советуют использовать шахматный порядок крепления, что позволит равномерно распределить увеличивающуюся нагрузку на стены и фундамент более равномерно. Такой порядок предполагает установку одного стропила в шахматном порядке. После того, как часть стропильных ног установлена, монтируют недостающие части пары. Другие, настаивают на том, что нужно делать последовательный монтаж каждой пары. В зависимости от размера конструкции и конфигурации фермы, усиление стропильных ног выполняется подпорками и стойками.

Фиксация стропильными скобамиНюанс. Соединяются дополнительные элементы конструкции с помощью вырубки. Фиксировать их предпочтительно строительными скобами.

При необходимости можно удлинить стропильную ногу.

Способы сращивания стропильных ног показаны на фото.

Способы сращивания стропильных ног

Совет. Способ, которым удлиняется мауэрлат (запил под 90°) в данном случае применять нельзя. Это ослабит стропило.

4. Установка конька двускатной крыши

Коньковый узел кровли изготавливается путем соединения стропильных ног вверху.

Устройство конька крыши:

Способ без использования опорного бруса (см. рис.).

Установка конька крыши без использования опорного бруса

Способ с использованием стропильного бруса. Брус нужен для больших крыш. В дальнейшем он может стать опорой для стойки.

Метод накладки на брус.

Установка конька крыши методом накладки на брусУстановка конька крыши способом накладки на брус

Более современной разновидностью изготовления конькового узла можно считать способ, показанный на фото.

Способ изготовления конькового узла

Метод врубки.

Установка конька крыши методом врубки

После того, как установлена стропильная система делаем капитальное закрепление всех конструктивных элементов.

5. Монтаж обрешетки крыши

Монтируется обрешетка в любом случае, и предназначена для более удобного перемещения по крыше в процессе выполнения работ, а также для крепления кровельного материала.

Шаг обрешетки зависит от вида кровельного материала, например:

под металлочерепицу – 350 мм (расстояние между двумя нижними досками обрешетки должно составлять 300 мм).
под профнастил и шифер – 440 мм.
под мягкую кровлю настилаем сплошную обрешетку.

Стропильная система двухскатной крыши с мансардой — видео:

Заключение

Как видим, несмотря на кажущуюся простоту, монтаж стропильной системы двускатной крыши содержит много подводных камней. Но, опираясь на приведенные рекомендации, вы сможете без проблем построить надежную конструкцию своими руками.

Метки: Крыша Двухскатная крыша Стропила