Как правильно сделать стропильную систему крыши

Изготовление жилого дома – процесс сложный и длительный. Он содержит множество подводных камней, ожидающих начинающего строителя на каждом этапе. Важной частью любого дома является крыша. На видах кровель и кровельных материалов остановимся отдельно в другой статье. Сегодня поговорим о том, как сделать стропила на двускатную (щипцовую) крышу, затронем тему расчета и подбора материала.

Как отличаются наслонные и висячие стропила

Для снижения нагрузки стропила устанавливают наклонно. Конструкция крыш с наклонными стропилами называется скатной и о них я подробно писал в статье: Скатные крыши: конструкции и формы скатных крыш.

Однако, для легких домов, строящихся не из камня, нагрузка даже наклоненных стропил остается слишком большой. Для таких домов придумали конструкцию стропил соединенных в треугольник. Такие конструкции стропил назвали висячие. Стропила не соединенные по краю стропильной ноги называют наслонные.

Для лучшего понимания статей про устройство крыши, советую причитать статью: Конструктивные элементы крыши: общие описания и схемы.

Монтаж стропил на кирпичном доме

На чертеже показаны наслонные стропила которые внешними краями опираются на мауэрлаты, в то время как затяжка лежит на промежуточной стене

В качестве примера рассмотрим, как самостоятельно установить стропильную систему на двухскатную крышу для загородного кирпичного дома. Особенность этой кровли в том, что на чердаке можно своими руками устроить мансарду.

Фасадные стены переходят во фронтоны, выложенные из того же стенового материала. Этот факт упростит задачу, так как кровельный каркас будет строиться между фронтонами. Кроме того, кровля, построенная между кирпичными фронтонами, более устойчивая в плане ветровой нагрузки.

Заметили, что на чертеже нет размеров? Я их не даю специально, так как длина стропил подбирается с учетом габаритов вашего дома

Особенность этого кровельного каркаса в том, что он будет строиться без бруса, а только из досок. Проблема отсутствия бруса будет решена продольным соединением двух досок, например, это будет сделано при устройстве лежня. Такой подход обусловлен экономией денег, так как две балки 200×50 мм будут стоить дешевле бруса 200×100 мм.

Технология строительства

Определения элементов крыши

Рисунок 1. Устройство крыши и ее основные компаненты

  • Скат. Скатом называют наклонную плоскость, по которой стекает вода вниз к водосточной системе. Изготавливается этот элемент из различных кровельных материалов.
  • Стропила. Под стропилами понимают брусья, которые являются основой ската. Выполняются из деревянных брусьев 100×200 или 80×100 мм. Стоит отметить, что влажность древесины для крыши не должна быть выше 18%.
  • Подкаты. Подкатами служат деревянные брусья, которые являются подпорками стропил посередине, то есть в том месте, где стропила могут прогибаться.
  • Мауэрлат. Мауэрлатом называют брусья, которые располагаются по периметру стен и выполняют опорную функцию для стропил. Он распределяет нагрузку крыши по всему периметру. Изготавливается из бруса размером 200×200мм.
  • Фронтон. Этот элемент относится больше к стене, чем к крыше. Он представляет собой часть стены, которая заполняет пространство в двухскатных и вальмовых крышах.

Для начала необходимо ознакомиться с некоторыми терминами и определениями:

  • Крыша – конструкция здания, закрывающая верхний этаж. Она обеспечивает теплоизоляцию и выполняет гидроизоляционные функции.
  • Кровля – покрытие крыши, обеспечивающее защиту от атмосферных осадков.
  • Мауэрлат – элемент кровельной системы, передающий нагрузку от конструкций крыши на несущие стены. Обычно представляет из себя брус или бревно, укладываемое на стены по периметру здания, но в случае монтажа металлического каркаса может быть выполнен из металлопроката — швеллера или двутавра.
  • Стропило – наклонный несущий элемент крыши, чаще всего в виде бруса. Совокупность стропил образует стропильную систему, несущую настил кровли и передающую нагрузку на мауэрлат.

Типы стропильной системы

Существуют два типа стропил: висячие и наслонные. Каждый тип будет рассмотрен по отдельности.

Висячие

Висячие стропильные системы применяют в случаях, когда в доме нет внутренних опор (колонны, стены). Эта конструкция опирается наружные опорные стены.

В этом случае стропила работают на сжатие и изгиб. Висячие стропила оказывают распирающее усилие на наружные стены дома. Чтобы его снизить, используют затяжку.

Затяжку изготавливают из деревянного бруса или металла. Ее расположение зависит от конструкции возводимой кровли.

Например, при возведении крыши мансардного типа затяжку располагают у основания. В этом случае она выполняет функции балки выше расположена затяжка, тем больше нагрузка оказывается на нее.

Висячую стропильную конструкцию используют в случае, если дистанция между опорами менее 6,5 метров. Для изготовления этих стропил применяют доски, бревна, или брус. Для соединения элементов друг с другом применяют:

Наслонные стропила

Стропила этого типа используют в зданиях с капитальной внутренней стеной. Эти элементы, как правило, изготавливают из древесины.

Читайте также:  Мягкая кровля или металлочерепица – что лучше выбрать

Опорой для наслонной стропильной системы служат внутренние элементы (колонна, стена). В этом и заключается их основное отличие от стропил наслонного типа.

Стропила данного типа работают лишь на изгиб. Наслонные стропильные конструкции в сравнении с висячими являются более экономически выгодными и легкими.

Плюсы и минусы односкатной крыши

Как и любая другая кровельная конструкция односкатная крыша имеет свои преимущества и недостатки. Прежде чем отдать выбор в пользу данного варианта, стоит сопоставить плюсы и минусы. Если последние будут не критичны, стоит рассматриваться возможность монтажа подобной системы.

К преимуществам односкатной кровли стоит отнести:

  • Доступность. По сравнению с конструкциями других типов подобный вариант можно смело называть бюджетным. Сделав выбор в его пользу, можно сэкономить не только на количестве закупаемых материалов для монтажа кровли, но и для других конструктивных элементов здания. Снижаются требования к прочностным характеристикам стен из-за меньшего веса кровли;
  • Простоту проектирования. Правильно рассчитать односкатную кровлю могут не только специалисты, но и обычные потребители;
  • Ремонтопригодность. При необходимости всегда можно оперативно отремонтировать стропильную систему и обрешетку из-за простоты их исполнения;
  • Пониженную парусность, если постройка располагается в районе с преобладанием ветров определенной направленности. В таком случае надо просто правильно выбрать расположение наклона ската;
  • Возможность использования различных кровельных материалов при условии соблюдения требований производителей по углу наклона.

Из недостатков стоит отметить:

  • Невозможность организации мансарды либо чердака. Если в будущем планируется расширение жилого пространства, стоит рассмотреть другие варианты кровельных систем;
  • Нестандартный внешний вид. В некоторых случая отход от традиций является преимуществом, так как позволяет подчеркнуть свою индивидуальность;
  • Низкий уровень термоизоляции.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Укладка мауэрлата на стены

Этот элемент крепится на несущей стене по всей ее протяженности. Если речь идет о бревенчатом доме, то мауэрлатом может служить верхний венец. Для зданий из газобетона или кирпича потребуется мауэрлат, равный длине стены. Иногда эту деталь можно укладывать между стропилами.

При недостатке длины материала для мауэрлата можно срастить несколько кусков. При этом края запиливают под 90º и стыкуют с помощью болтов – проволока, нагели или гвозди не годятся.

Есть два способа укладки мауэрлата поверх несущей стены:

  • симметрично по центру;
  • со смещением в нужную сторону.

Монтаж мауэрлата выполняется на предварительно уложенный гидроизоляционный слой из рубероида. Это защитит древесину от гниения.

Стоит ответственно отнестись к процессу крепления мауэрлата, поскольку при сильном ветре он должен выдерживать особенно большую нагрузку.

В качестве креплений для мауэрлата можно использовать такие расходники:

  • Анкера, которые незаменимы для монолитных материалов.
  • Деревянные нагели. Эти детали применяются в домах из бруса и бревен, хотя к ним требуются дополнительные крепления.
  • Скобы.
  • Арматура или специальные шпильки. Такой вариант предпочтителен для построек из пено- или газобетона.
  • Вязальная или стальная проволока – это вспомогательный крепежный элемент, применяемый практически всегда.

Сборка ферм или стропильных пар

Сборка ферм может быть выполнена одним из методов:

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли
  • Брусья для стропил собираются и крепятся прямо на крыше здания. Этот процесс довольно трудоемок, поскольку все замеры, подрезку и сцепку брусьев придется делать на высоте. Однако можно обойтись своими силами, без привлечения техники.
  • Фермы или стропильные пары можно закрепить на земле, а потом готовые элементы поднять на крышу здания. С одной стороны – это упрощает процесс установки стропил, а с другой – из-за большого веса конструкции ее подъем наверх потребует наличия специального оборудования.

Обратите внимание, что начинать сборку стропильных пар стоит только после нанесения разметки. А если заранее изготовить шаблон, для которого взять две доски, равные длине стропил, и соединить их между собой, то тогда все пары получатся абсолютно одинаковыми.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Монтаж стропил

После сборки и подъема на высоту выполняется установка стропил двухскатной крыши деревянного дома. Чтобы зафиксировать их на мауэрлате, в нижней части стропил делают запилы. Первыми устанавливают две фермы с противоположных концов крыши.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

После этого между стартовыми парами натягивают веревку, по которой будут выравнивать все остальные стропильные фермы и устанавливать конек.

Теперь можно монтировать оставшиеся пары с соблюдением расчетного шага между ними. В тех случаях, когда сборку пар производят непосредственно на крыше, между двумя торцевыми фермами крепят коньковый прогон. На него впоследствии и производят установку стропил.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Порядок установки половинок стропил согласно мнениям профессионалов может отличаться. Некоторые предпочитают укладывать брусья в шахматном порядке, чтобы не перегружать фундамент и стены в процессе работы. Другие склоняются к последовательной установке пар стропил. Как бы то ни было, стропильные ноги могут нуждаться в подпорках и стойках – все зависит от размеров крыши и формы ферм.

Крепление конька

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Конек – это элемент, который образовывается посредством крепления стропил в верхней точке. Как только все детали стропильной системы для двухскатной кровли будут установлены, следует выполнить капитальное закрепление всех элементов конструкции.

Установка обрешетки

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Наличие обрешетки является обязательным при строительстве любой крыши. Она не только поддерживает кровельный материал и позволяет его надежно закрепить, но и дает возможность перемещаться по крыше в процессе работы.

Расстояние между отдельными досками выбирают, исходя из типа кровельного материала:

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли
  • мягкая кровля укладывается на сплошную обрешетку без зазоров;
  • для металлочерепицы нужна обрешетка с шагом в 35 см (между двумя нижними рядами – 30 см);
  • шифер и профнастил можно укладывать на обрешетку с шагом в 44 см.
Читайте также:  Битумная черепица: достоинства и недостатки материала, правила укладки

Итоги

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Таким образом, чтобы собрать стропильную систему для крыши с двумя скатами, следует учесть много нюансов и предусмотреть любые возможные осложнения. Надеемся, что наши советы помогут вам справиться с этой нелегкой задачей и создать качественную и долговечную крышу для вашего дома.

Для хорошей кровли очень важно, чтобы каждый шаг при её создании прошёл идеально. Основа всей конструкции крыши — это стропильная система, от конфигурации которой зависит тип верхней части здания. Существуют разные виды таких систем, среди которых необходимо подобрать наиболее подходящую для себя, ведь от правильности вашего выбора зависит функциональность и качество всей кровли.

Расчет элементов каркаса для двухскатной кровли

Установка стропильных конструкций

В наше время постройка дома своими руками не воспринимается чем-то из ряда вон выходящим.

И если с фундаментом и стенами проблем не возникает, то при монтаже крыши сразу становится актуальным вопрос о правильности установки крышных стропил.

Произвести монтаж стропил без ошибок важно сразу, так как правильный расчет стропил с их дальнейшей обрешеткой и кровельным покрытием поможет смонтировать крышу, которая будет вас радовать не один десяток лет.

Правильный выбор и расстановка стропильных ног

Даже если в теме строительства вы являетесь совершенно зеленым новичком, правильно построить крышу не составит никакого труда. Важно только сразу изучить строительную информацию об устройстве крыш, ведь правильная установка стропил также поможет обеспечить нужную вентиляцию кровли.

Стропила для крыши являются самым главным элементом, а также основой всей крыши. Ведь именно на стропила крепятся ригеля, балки, стойки, обрешетка и кровельное покрытие. На первый взгляд такая сложная монтажная конструкция требует огромного опыта, однако подъемной эта задача может стать для совершенно любого человека, который будет немного разбираться в технологии постройки.

Итак, стропила деревянные разделяются на висячие и наслонные. Наслонные используют в роли опоры только стены, тогда как висячие требуют дополнительных видов опор. Наиболее распространен сегодня висячий тип, так как ширина между стенами обычно превышает 4,5 метра.

Установка стропильных конструкций

Рекомендации по правильной установке стропил

  • Перед началом работ вам понадобится заготовить материал и подобрать нужный инструмент. В список нужных инструментом вам необходимо будет записать электрическую и ручную пилу, топор, молоток, гвозди и шурупы. Не лишними окажутся несколько помощников, ведь физически вам одному с этой задачей точно не справиться.
  • Находкой для вас станут помощники, которые раньше монтировали крыши и знают правильное крепление стропил. Для начала вам необходимо будет сделать подстропильные балки, которые будут выступать за стену на расстояние от 0,5 м. Балки нужно нарезать и разложить на одинаковых расстояниях друг от друга.
  • Обратите сразу внимание на такую деталь, как обработка всех балок антисептиками, которые не дадут распространиться плесени и грибкам.
  • Важно сразу определиться с высотой будущей крыши, ведь вам вскоре понадобится точное расстояние от конька крыши до подстропильной балки (h).
  • Габаритные размеры стропил могут быть абсолютно любыми, все зависит лишь от ваших предпочтений. Важным моментом является правильная установка и длина стропил.
  •  Для определения нужной длины стропил, достаточно определить сумму h2+b2, где b – половина расстояния между стенами. Далее следует отрезать по такому размеру две доски.
  • Стропильные ноги или фермы лучше из-за большой длины подготавливать на земле, однако если площадь поверхности крыши позволяет, то можно использовать и ее. Шаг стропил нужно выдержать одинаковым, чтобы впоследствии правильно реализовать вентиляцию. Когда строится новая кровля стропила монтируют на расстоянии 0,8-2,2 м.
  • Соединяют стропила с помощью вырубок на концах, а противоположные концы разводят в разные стороны. Для придания прочности соединениям используют ригеля.
  • После установки крайних стропил, от одного края к другому натягивают строительный шнур, который в дальнейшем поможет при установке последующих стропил и не даст вам их криво установить. Важно правильно установить первую ферму, ведь остальные можно будет устанавливать, используя предыдущую как шаблон.

Закрепление кровельных стропил

Для придания монолитности обязательно использование ригелей разного размера. Для придания жесткости стропильным ногам, обязательно использование ригелей в коньковой части фермы, а также посередине. Такое соединение придаст крепости всей конструкции, а также не позволит крыше поддаваться порывам ветра.

Важно отметить, что крепление стропильных ног к балкам происходит с помощью скоб или болтовых соединений, которые являются одинаково надежными, и используются в различных строительных ситуациях.

Данный способ поможет вам правильно установить стропила при постройке не очень больших домов. В противном случае конфигурация крыши может стать гораздо сложнее, а строение ферм будет отличаться.

В данном случае лучше всего будет найти помощников с богатым строительным опытом или прибегнуть к помощи специалистов.

Что влияет на выбор размеров и способов крепления стропилин

Очень важный момент. Задача любой фиксации – обеспечение устойчивости узла соединения, при этом он может быть неподвижным или иметь одну или несколько степеней свободы. Этого невозможно достичь без знания нагрузок, влияющих на стропильные ноги. Нагрузки могут быть постоянными и временными, динамическими и статическими, однонаправленными и разнонаправленными.

Что влияет на выбор размеров и способов крепления стропилин
  1. Постоянные вертикальные усилия . Возникают из-за воздействия кровельных и утеплительных материалов крыши. В связи с тем, что стропильные ноги располагаются под углом к вертикальной силе, на них воздействуют изгибающие и распирающие нагрузки. Величина сил определяется после построения эпюры, на основании конкретных изгибающих и распирающих усилий выбирается толщина и ширина досок для стропилин. Крепления должны предупреждать расползание стропильной системы.
  2. Переменные вертикальные усилия. Появляются зимой, величина зависит от высоты снежного покрова.
  3. Поднимающие ветровые усилия. В результате порывов ветра на крышу воздействуют подъемные силы. На размеры стропильных ног влияния не оказывают, усилия учитываются только при выборе типа фиксации, она должна предусматривать и удерживать такие нагрузки.
  4. Боковые усилия. Величина зависит от парусности кровли. В результате порывов ветра на стропильную систему воздействуют боковые усилия. Они увеличивают нагрузки на изгиб и на отрыв. Эту особенность также нужно принимать во внимание во время изготовления и установки стропильных ног.
Что влияет на выбор размеров и способов крепления стропилин

Есть варианты жестких креплений стропильных ферм, для этого используются металлические пластины, уголки, саморезы и гвозди.

Что влияет на выбор размеров и способов крепления стропилин

Иногда требуется применять плавающие соединения стропилин для компенсации изменения размеров деревянных домов. Для плавающих соединений применяются специальные крепежные элементы и болты. Вторые позволяют стропильным ногам в верхней части немного поворачиваться.

Что влияет на выбор размеров и способов крепления стропилин

Еще один пример свободного соединения стропилин – скользящее. Используется на деревянных срубах и дает возможность компенсировать естественную усадку дома.

Читайте также:  8 советов по выбору поликарбоната для теплицы

Стропильная система крыши

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

  • длину стропил;
  • шаг монтажа элементов;
  • расчетные показатели будущих нагрузок.
Стропильная система крыши

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Длина стропил, м Расстояние между стропилами, см Размер сечения бруса стропил, см
До 3 120 8х10
До 3 180 9х10
До 4 100 8х16
До 4 140 8х18
До 4 180 9х18
До 6 100 8х20
До 6 140 10х20

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

  • мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
  • диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
  • затяжки – 5х15 см;
  • прогоны – 10х10, 10х20 см;
  • подкосы – 10х10 или 15х15 см;
  • подшивочные доски – 2,5х10 см;
  • ригели – 10х15 или 10х20 см.

    Расчет нагрузки на стропила

Стропильная система крыши

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Главные элементы остова крыши ↑

Основной фигурой строения является треугольник, который, как известно, – самая жесткая геометрическая фигура. Главным элементом любой стропильной фермы являются стропильные ноги. Уложенные вдоль ската они поддерживают обрешетку.

Мауэрлат – это опорный брус на который опираются ноги. В деревянных эту функцию выполняет бревно или брус верхнего венца сруба. При кирпичной кладке – это специальный брус, который устанавливают заподлицо с внутренней плоскостью стены. Между мауэрлатом и кирпичной стеной обязательно прокладывают слой гидроизолирующего материала.

При необходимости верхнюю часть стропильных ног поддерживают при помощи системы стоек и раскосов. Они, с одной стороны, обеспечивают жесткость конструкции, а с другой – передают нагрузку на опорные столбы и внутренние стены и разгружают тем самым ноги.

В местах, где отсутствуют несущие стены, опорой для пяток стропильных ног могут стать продольные, достаточно мощные, балки, так называемые, боковые прогоны. Их длину ограничивают оказываемой на них нагрузкой.

Коньковый прогон – на нем в вершине всего каркаса соединяются между собой стропила (фермы). В дальнейшем на этом прогоне будет устраиваться конек крыши.

Для защиты от ветровых нагрузок в плоскости каждого ската устанавливают диагональные связи (сколько потребуется).

Стропильные ноги и мауэрлат вместе должны быть накрепко связаны со стенами. В кладку под пятками ног заделывают ерши (стальные шпильки) или заранее ставят заранее закладные элементы. Ноги к ним притягивают с помощью скрутки из стальной проволоки (диаметр 6 мм).

Этот прием для срубов считают необязательным, поскольку верхний венец и так всегда надежно связан с остальной стеной.

Главные элементы остова крыши ↑

Кобылка в стропильной системе (доска, которой наращена нога) используется для устройства вылета или карнизного свеса. Кровельный свес выполняет защитную функцию – отводит дождевую или талую воду, стекающую с крыши. Кобылку устанавливают с отступом от стены самое меньшее на 40 см. Доска для нее должна быть меньшей ширины, чем стропила.

Как усилить в опасных узлах ↑

Чтобы увеличить несущую способность, рекомендуется устанавливать разгружающие балки (подмоги), двухсторонние накладки и подкосы.

Подмоги крепят в пролете между подстропильной ногой и мауэрлатом с помощью болтовых хомутов или металлических зубчатых пластин.

Одним из опасных узлов, который имеет неразрезная стропильная нога является опирание на подкос. В этом месте возникает наибольший изгибающий момент, из-за чего приходится прибегать к увеличению сечения в целом. Однако, поскольку в этом узле прогиба нет, достаточно лишь увеличить ширину стропил, закрепляя двусторонние дощатые накладки. Их крепят гвоздевым боем, болтовыми хомутами или болтами.

Если стропило уже было усилено подмогой, то ее можно сделать длиннее настолько, чтобы вывести край подмоги за опорный узел. Таким образом удается решить одновременно две задачи: усилить опорный узел и прогиб в пролете.

Если по какой-то причине, например, подгнивания, опирание на мауэрлат становится ненадежным, к пятке ноги крепят дополнительные подкосы. Они будут упираться в ту же балку мауэрлата или же в дополнительный лежень. Кстати, так же проводят выравнивание стропильной системы висячего типа.