Крыша – это один из важнейших ограждающих элементов дома, который должен надежно защищать перекрытия от внешних воздействий. Срок службы дома и его внешний вид зависят от того, насколько качественно построена крыша. Рассмотрим, как можно самостоятельно сделать стропила из досок и другого материла.
При изготовлении стропильных систем крайне важно избежать ошибок, а для этого стоит прислушаться к советам, которые дадут опытные строители.
Крыша – это один из основных элементов любого строения. Данная конструкция одновременно выполняет несколько важнейших функций. Именно крыша защищает внутреннее пространство дома от проникновения ветра и атмосферных осадков, поэтому она должна быть надежной и долговечной.
Кроме того, от вида крыши в огромной степени зависит облик всего дома, то есть данная конструкция одновременно выступает и как декоративный элемент .
Существует достаточно большое количество разновидностей крыш.
Среди тех, которые встречаются наиболее часто:
- Односкатная . Это самый простой вариант, с постройкой которого справится и неопытный строитель. Однако выглядит такая крыша слишком просто, поэтому данная разновидность, как правило, используется при строительстве разнообразных хозяйственных построек – гаражей, бань, пристроек и пр.
- Двускатная . Этот вариант часто используется при строительстве частных домов и дач. Одним из вариантов двухскатной крыши является ломанная или мансардная. Обе названные конструкции достаточно сложные, но имея грамотный план-проект, со строительством таких крыш можно справиться и самостоятельно.
- Вальмовая . Данная конструкция, как и ее разновидность – четырехскатная крыша, являются достаточно сложными, поэтому, как правило, их строительство доверяют профессионалам. Но зато этот вариант крыши один из самых надежных, способных противостоять сильным ветровым нагрузкам.
- Крестовые, шатровые, куполообразные крыши имеют сложную конструкцию, поэтому их реже применяют в частном строительстве.
Любая конструкция крыши состоит из двух основных элементов: кровли и , в которую, в свою очередь, входят стропила и балки перекрытия. Стропильная система является несущей частью конструкции, а кровля – ограждающей.
Материалы для изготовления стропил
Как уже упоминалось, являются несущими, то есть, они должны быть способны выдерживать расчетные нагрузки. Следовательно, материал для стропил должен обладать высокими характеристиками прочности и быть долговечным.
В частном строительстве для изготовления стропил, чаще всего, используется древесина. При этом к материалу предъявляются особые требования. Итак, стропила должны быть изготовлены из древесины хвойных пород первого сорта, не иметь большого количества сучков, трещин и быть хорошо просушенными.
Можно использовать для сооружения стропильных систем бревна, соответствующей толщины. Однако этот материал имеет большой вес, поэтому кровельщики не советуют его применять. Намного удобнее использовать доски или же брус стропильный. Эти материалы удобно монтировать, поскольку они достаточно легкие. А это особенно важно, если планируется выполнять работу самостоятельно, не прибегая к помощи профессиональных кровельщиков.
Реже в частном строительстве применяют стропильные системы, выполненные из металла. В этом случае, конструкции получаются более надежными и прочными, чем при использовании древесины. Металлические стропила выбирают, если необходимо повысить жесткость крыши, а также в тех случаях, когда крыша имеет длинные пролеты.
Совет!
Если длина пролета крыши превышает 10 метров, то рекомендуется использовать не только стропила из металла, но и брус мауэрлата заменить металлическим швеллером.
Крепление стропильных ног в этом случае, может быть осуществлено при помощи сварки и металлических уголков.
Однако металлические стропильные фермы применяют в частном строительстве не так часто, поскольку монтаж их достаточно сложен.
- из металла отличаются внушительным весом, то есть для подъема ферм на необходимую высоту и их установки требуется использовать строительную технику.
- Стропильная система из металла обходится дороже, чем аналогичная конструкция, для изготовления которой использовалась доска для стропил.
Виды стропил и их размеры
Основными видами стропил, используемых при сооружении крыш, являются висячие и наклонные стропила.
Висячие стропила
Висячими стропилами принято называть конструкцию, состоящую из двух стропильных ног и затягивающей балки, которая соединяет их в нижней части. Чтобы придать конструкции необходимую жесткость в нее вводятся дополнительные элементы – ригели, либо выполняют дополнительные опоры у каждой пары стропильных ног.
Еще один вариант, позволяющий придать конструкции жесткость, заключается в установке подкосов, расположенных под углом в 45 градусов к стойке и упирающихся вторым концом в стропильные ноги.
Наклонные стропила
Данная конструкция представляет собой две стропильные ноги, которые упираются своими концами в мауэрлат. Противоположные концы стропильных ног укладываются на балку-прогон, которая крепится на стойках с опорой на внутреннюю стену дома. В некоторых случая, стропила наклонные устанавливают и без внутреннего прогона (это возможно, при ширине дома менее 7 метров). В этом случае, каждая пара стропильных ног связывается между собой при помощи ригеля.
Размер и сечение стропил
Чтобы правильно определить размер стропил, необходимо принять во внимание следующие факторы:
- Предполагаемая нагрузка. Тут следует учесть вес будущей кровли, количество снега в зимний период, силу ветра.
- Размеры пролетов в доме.
- Уклон кровли, то есть угол установки стропил.
- Шаг расположения стропил.
Совет!
Как правило, для климатических условий средней полосы, рекомендуется строить двухскатные крыши с уклоном не менее 30 градусов с шагом расположения стропил не меньше 120 см.
Какая же зависимость существует между шагом установки стропильной ноги и ее сечением?
- Если планируется установка стропил с шагом до 300 см, то разрешается использовать доски для стропил, имеющие сечение 8×14 или 6×14 см. Также, можно взять брус размером 10×12 см.
- Если шаг составляет 400 см, то требуется материал с сечением 8×18 или 6×20 см. При использовании бруса его размера должен быть 10×16 см.
- При шаге 500 мм, необходимы доски 8×22 или брусья 10×20 см.
Совет!
При необходимости использовать материал с меньшим сечением, нужно использовать в конструкции дополнительные элементы – подкосы.
Способы соединения стропил
Выбор способа крепления стропил зависит от того, из какого материала построен дом, а также от конструкции крыши.
Крепление может быть осуществлено:
- При помощи мауэрлата.
- При помощи установки подстропильных брусков и затяжки.
- Через балки, составляющие перекрытие.
- Если осуществляется крепление стропил к срубу, то стропильные ноги могут быть прикреплены к верхнему венцу стены из бревен.
- При строительстве каркасных домов, используется крепление к верхней обвязке конструкции.
- Для того чтобы конец стропильной ноги не соскальзывал с балки и не скалывал ее, используется соединение «зубом», при этом, врубка должна быть выполнена на расстоянии 25-30 см от края.
Совет!
Чтобы правильно осуществить соединение «паз-зуб», поступают следующим образом.
От грани затяжки отступают на величину, равную четверти высоты затяжки и проводят тут линию параллельную грани.
Полученный угол следует разделить на две равные части, и провести линию от вершины угла до пересечения с первой обозначенной линией.
Точку пересечения линий соединяют с нижней стороной стропильной ноги, в результате чего, получается очертание зуба. Теперь нужно в балке вырубить «гнездо», в стропильной ноге – « зуб».
- Для увеличения площади опоры стропильной ноги на балку, используют соединение «двойным зубом». При этом для первого зуба в балке выполняют упор и шип, а для второго – только упор.
Совет!
Как правило, высота первого «зуба» составляет пятую часть толщины затяжки, а второго – треть данной величины. Но некоторые мастера предпочитают выполнять «зубья» одинаковыми по величине.
- Для придания соединению прочности, используют болты или скобы для стропил. Поскольку использование болтов способно несколько ослабить сечение стропильной ноги, второй вариант является предпочтительным.
- При выполнении соединения подкоса с бабкой, в последней выполняют гнездо, в подкосе вырубают «зуб».
- Если размер пролета более 4,5 метров, то крепление стропил к коньку осуществляется посредством установки конькового бруса. Брус может быть закреплен верху стропил, для этого в нем вырезаются соответствующие углы. Возможен вариант с нижним креплением бруса, для чего выполняют небольшие вырезы в самих стропильных ногах.
- При строительстве крыши с легкой кровлей и небольшими пролетами, коньковый брус можно не устанавливать. В этом случае, концы стропильных ног скрепляются между собой внахлест. Можно использовать для крепления пластины для стропил.
- Для придания большей жесткости конструкции, в составе которой нет конькового бруса, рекомендуется между стропилами дополнительно закрепить ригель, под которым выполнить стойку.
- Для того чтобы защитить стены и фундамент здания от воздействия влаги, крыша оборудуется свесом. Так, у деревянных домов и срубов величина свеса должна быть не меньше, чем 55 см. Это обстоятельство необходимо учитывать, когда производится сборка стропил.
- В том случае, если свес большой, а балка уложена по внутреннему краю стен, возможно возникновение прогиба в кровле. Чтобы избежать подобного риска, мауэрлат укладывают с некоторым отступом от внутреннего края стен, а место прогиба в конструкции выравнивают, путем укрепления доски на «ребро».
Выводы
Строительство стропильной системы – это крайне ответственное и требующее специальных знаний и навыков мероприятия. Если запланировано строительство крыши сложной формы, то составление проектов и выполнение работ следует доверить профессионалам.
Новейшие строительные технологии предоставляют сегодня возможность реализовать любую архитекторскую задумку по конфигурации крыши частного дома. Тем не менее классическая двускатная форма, несмотря на многочисленные модные тенденции, остаётся популярной и востребованной. Основой двускатной крыши является стропильная система, поэтому важно грамотно и безошибочно рассчитать её параметры и технические показатели, чтобы обеспечить надёжность и долговечность всей структуре.
Разновидности стропильного каркаса двускатной крыши
Двускатная крыша представляет собой конструкцию, у которой две прямоугольные плоскости, называемые скатами, установлены под заданным углом к стенам, а в качестве фронтонов выступают треугольные части здания.
Крыша с двумя скатами - самая распространённая конструкция, которая безупречно сочетается с любым ландшафтом и прекрасно защищает от непогоды
Двускатные формы крыш применяются на протяжении многих столетий. Они отличаются простотой в обустройстве, прочностью, высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и возможностью использования в различных климатических районах. Наиболее распространённые формы двускатных крыш - классическая, ломаная и асимметричная.
Для крыш с двумя скатами существует огромное разнообразие архитектурных и технологических решений
Видео: стропильная система двускатной мансардной крыши
https://youtube.com/watch?v=2fSdhbpgj7YНо в последнее время благодаря дизайнерским фантазиям и современным кровельным материалам частные дома всё чаще венчаются необычными двускатными конструкциями, которые становятся изюминкой экстерьера, притягивая взгляды своей оригинальностью и красотой.
Двускатные крыши с необычной стропильной конструкцией отличаются оригинальным внешним видом, однако такая их форма уменьшает полезную площадь чердачного помещения
Однако такие экстравагантные виды крыш нередко уменьшают полезную площадь подкровельного помещения, поэтому, планируя двускатную конструкцию, желательно всё же свои предпочтения сочетать с целесообразностью.
Стропильная система крыши - опора для кровли. Её основными элементами являются стропила, в верхней части соединённые между собой, а в нижней - опирающиеся на внешние стены. Главная задача конструкции - принять нагрузки и передать их на нижнюю обвязку: мауэрлат, балки перекрытия, прогоны, лежни. Степень жёсткости стропильного каркаса определяется размерами здания и его архитектурной сложностью, а также климатическими условиями местности.
Независимо от конфигурации стропильная система должна выполнять своё главное предназначение - принимать все нагрузки и равномерно передавать их через опоры на стены и фундамент
По строению несущую систему двускатной крыши разделяют на два вида.
Нередко помимо основных видов используется комбинированная стропильная система, включающая в себя отдельные звенья обеих конструкций.
В комбинированной стропильной системе одновременно используются характерные элементы наслонных и висячих конструкций
По материалу стропильная система скатной крыши бывает:
Роль стропильной системы столь велика, что во многих странах бытует праздник стропил, которому больше двухсот лет. Когда закончены все трудоёмкие этапы по возведению несущей конструкции крыши, строители вывешивают венок из мяты и дубовых листьев на самой высокой точке дома, символизируя этим, что готовы отчитаться перед заказчиками о проделанной работе и гарантируют безопасность здания.
Если вы решили возводить крышу своими силами, то начинать нужно с формирования эскиза и понимания особенностей двускатной конструкции в целом и каждого её элемента в отдельности.
Возведение двускатной крыши следует начинать с изготовления эскиза с нанесением на него основных габаритов здания
Видео: основные понятия о стропильной системе двускатной крыши
https://youtube.com/watch?v=fOlIW8FXVP8Устройство стропильной системы двускатной крыши
Как и любая крыша, двускатная конструкция состоит из несущей системы, которая включает в себя опорные и поддерживающие фрагменты, и ограждающей части, объединяющей все слои кровельного пирога. Основой для укладки кровельного пирога является стропильный каркас, от строения которого зависит форма крыши.
Все узлы стропильной системы должны обеспечивать прочность и надёжность конструкции, чтобы готовая крыша смогла выдержать расчётные нагрузки
В состав стропильной системы входят следующие элементы.
- Мауэрлат - опорный брус сечением не менее 100Х150 мм, удерживающий всю систему. Он укладывается по верхнему краю наружных стен, на которые будут опираться стропила, и передаёт на стены распределённую нагрузку.
- Стропила - парные составляющие каркаса из досок или бруса, образующие при монтаже треугольник - ведущий фрагмент скатной крыши. Сечение стропильных ног и шаг их установки зависят от укрывного материала и приходящихся на кровлю нагрузок. Опираются стропила на мауэрлат или балки перекрытия либо на верхнюю обвязку и верхние венцы в каркасных и рубленых постройках.
- Лежень - брус сечением 100Х100 или 150Х150 мм, который укладывается на внутренние стены дома (если имеются) и выполняет такую же роль, что и мауэрлат - распределение и передача нагрузки от веса крыши, только не на внешние стены, а на внутренние перегородки.
- Затяжка (подстропильная балка) - нижняя часть образованного парами стропил треугольника, связывающая их основания. Используется при возведении каркаса из висячих стропил.
- Стойки - вертикальные опоры, забирающие часть стропильных нагрузок на себя. Обычно изготавливаются из досок сечением не менее 25Х150 мм. Каркас со стойками сложнее в монтаже, но конструкция получается гораздо надёжнее.
- Прогоны - поперечины, скрепляющие стропильные ноги.
- Подкосы - поддерживающие звенья несущей системы крыши, которые соединяют стропила с остальными элементами конструкции, усиливая таким образом её жёсткость. Благодаря этому стропильная система обретает способность выдерживать большие нагрузки.
Чтобы понять, как работает стропильная система и выбрать правильно технологию монтажа, первоначально нужно ознакомиться со всеми её конструктивными узлами
- Конёк - место соединения стропильных ног. Он расположен горизонтально в самой верхней точке крыши и проходит через все пары стропил, получив за это название конькового хребта.
Коньковый прогон представляет собой горизонтальную балку, которую монтируют в самых верхних частях стропильных ферм
- Кобылки - отрезки досок для наращивания стропил. Используются, если длины стропильных ног недостаточно для обустройства карнизных свесов.
Применение кобылок позволяет использовать для изготовления стропильной конструкции доски и брусья меньшей длины, но главный плюс этих элементов заключается в возможности изменить линию свода крыши и сделать конструкцию более фигурной
Как рассчитать стропильную систему двускатной крыши
Основными параметрами расчёта стропильной системы будут следующие величины.
Значение показателя силы ветра на необходимой высоте берётся из следующей таблицы.
Таблица: значение коэффициента k для разных типов местности
| Высота здания, м | Коэффициент k для различных видов местности | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примечание: «А» - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра; «В» - городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м; «С» - городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м. |
|||
Величина нормативного напора ветра W o по климатическим регионам задаётся таблицей, приведённой в п. 6.5 СНиП 2.01.07–85.
Таблица: нормативное давление ветра по регионам
Для определения нормативной снеговой нагрузки используется таблица из п. 5.2 того же документа.
Таблица: значения нормативных снеговых нагрузок по регионам России
| Снеговые регионы | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
| S g , кг/м 2 | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
Расчёт нагрузок на стропильную систему
Чтобы порядок проведения расчёта был более понятен, рассмотрим на его этапы конкретном примере. Допустим, что:
Рассчитываем нагрузки на стропильную систему.
- Тангенс угла наклона скатов определяется как отношение высоты крыши к половине пролёта. Значит, tg α = Н / D = 2,8 / 3,25 = 0,861. По таблице тангенсов находим значение угла наклона крыши, которое в нашем примере равно 41°.
Для удобства проведения расчётов стропильной конструкции следует пользоваться чертежами с нанесёнными на них основными размерами
- Находим снеговую нагрузку по приведённой выше формуле S = µ · S g . Коэффициент µ определяется углом наклона кровли: µ = 0,033 · (60 - α) = 0,033 · (60–41) = 0,628. Из карты снеговых регионов находим, что S g = 168 кг/м 2 . Тогда S = 0,628 · 168 ≈ 106 кг/м².
- Вычисляем ветровую нагрузку на строящееся здание. Кемеровская область по карте ветровых нагрузок находится в третьей зоне. По таблице нормативного давления W o = 38 кг/м², показатель k берём из колонки «В» приведённой выше таблицы (коттеджный посёлок в черте города) для высоты здания, наиболее близкой к исходному значению - k = 0,65. Тогда давление ветра будет равно W o · k · c = 38 · 0,65 · 0,8 ≈ 20 кг/м². Аэродинамический показатель выбран равным 0,8 осознанно, так как угол наклона кровли превышает 30°, а в таком случае согласно п. 6.6 СНиП 2.01.07–85 ветер давит на крышу, поэтому в расчёт рекомендуется брать наибольшее положительное значение.
- Рассчитываем необходимую толщину утеплителя для нашего примера, поскольку именно от неё зависит нагрузка теплоизоляционного слоя на стропильную систему. Толщина слоя утепления рассчитывается по формуле Т = R · λ, где R - нормируемое тепловое сопротивление для конкретной местности согласно карте, вложенной в СНиП II-3–79, λ - коэффициент теплопроводности утеплителя. Например, для минераловатного плитного утеплителя «Роквул», укладываемого в выбранном нами регионе, λ = 0,04, R = 4,83. Таким образом, T = 4,83 · 0,04 = 0,193. Округляя до ближайшего кратного 5 см числа, получаем толщину слоя утепления в 20 см.
Для точного расчёта толщины утеплителя нужно использовать карту теплопроводности по регионам, вложенную в СНиП II-3–79
- Считаем величину нагрузки на кровлю со стороны утеплителя. Максимальное значение плотности материала равно 40 кг/м 3 . Следовательно, на единицу площади он будет оказывать давление, равное 40 · 0,2 = 8 кг/м 2 .
- Находим общую нагрузку от веса кровли на стропильную систему. Она будет равна суммарному весу кровельного покрытия (предположим, металлочерепицы), паро- и гидроизоляционной плёнки, сплошного настила, обрешётки и контробрешётки и утеплителя: Q = 5 + 0,3 · 2 + 5 + 20 + 8 = 38,6 ≈ 39 кг/м².
- Определяем суммарную нагрузку на стропильную систему как сумму снеговой и ветровой составляющей и нагрузки от кровельного пирога: P = 106 + 20 + 39 = 165 кг/м². Прибавляя запас прочности в 10%, получаем 165 · 1,1 = 181,5 кг/м².
Таблица: определение угла по значению его тангенса
| tg α | Угол α, град. |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
| Примечание: если угол покатости α ≤ 30°, коэффициент µ принимают за 1; если угол α ≥ 60°, µ = 0; если 30° < α < 60°, то µ высчитывают по формуле µ = 0,033 · (60 - α). |
|
Расчёт сечения, длины и шага стропил
Основные параметры стропильных балок рассчитываются по следующему алгоритму.
- Длину стропильных ног вычисляем по теореме Пифагора: L = √H² + D², где H - высота кровли в коньке, D - половина пролёта. Подставляя значения из нашего примера, получаем, что L = √2,8² + 3,25² = √18,4 ≈ 4,3 м. Прибавляем ширину карнизного свеса 0,5 м и вынос под водосток 0,4 м, тогда L = 4,3 + 0,5 +0,4 = 5,2 м.
- Определяем сечение пиломатериалов для изготовления стропильных ног, ориентируясь на исходные и расчётные показатели. Воспользуемся формулами упрощённого расчёта: H ≥ 8,6 · L max · √ при α < 30° и H ≥ 9,5 · L max х √ для α ≥ 30°. Здесь Н - ширина доски (см), L max - максимально возможная рабочая длина стропил (м), B - произвольно взятая толщина доски (см), Q r - нагрузка на один погонный метр стропильной ноги (кг/м), R изг - сопротивление древесины на изгиб (кг/см).
- Поскольку угол наклона у нас превышает 30°, то рассчитывать будем по второй формуле, но перед этим определим общую нагрузку на один погонный метр каждого стропила: Q r = A · Q, где A - шаг стропил (наибольшее значение, рекомендуемое производителем кровельного покрытия, в нашем случае оно равно 950 мм), Q - общая нагрузка. Таким образом, Q r = 0,95 · 181,5 ≈ 172 кг/м. Помимо этого, принимаем R изг = 130 кг/см (согласно СП 64.13330.2011 для древесины II сорта). Поскольку стропильную конструкцию мы делаем из наслонных стропил, соединённых между собой в зоне конькового прогона, вся длина стропил считается рабочей, так что в качестве L max берём полную длину стропил.
- Подставляем все эти значения в формулу расчёта: H ≥ 9,5 · L max · √ = 9,5 · 5,2 · √172 / (5 · 130) = 9,5 · 5,2 · 0,51 ≈ 25,2 см.
- В таблице находим подходящее значение ширины доски, равное 250 мм, и видим, что её толщина может варьироваться от 25 до 250 мм.
Таблица: стандартные размеры пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454–80
| Толщина доски, мм | Ширина доски, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Чтобы найти нужную толщину доски, смотрим таблицу зависимости сечения от длины стропил и шага, согласно которой при шаге 0,95 м, длине стропил 5,2 м и ширине 250 мм сечение пиломатериалов составит 75Х250 мм.
Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
| Шаг стропил, см | Длина стропил, м | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100Х150 | 100Х175 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 | - |
| 175 | 75Х150 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 100Х250 |
| 140 | 75Х125 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 |
| 110 | 75Х150 | 75Х150 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х200 | 75Х200 | 100Х200 |
| 90 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 75Х175 | 75Х175 | 75Х250 | 75Х200 |
| 60 | 40Х150 | 40Х175 | 50Х150 | 50Х150 | 50Х175 | 50Х200 | 50Х200 |
Теперь осталось лишь проверить правильность расчётов, т. е. выполнение контрольного неравенства / ≤ 1. Подставляем значения: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 · 25³) = 0,64 ≤ 1, то есть неравенство выдержано, значит, сечение для стропильных ног подобрано правильно.
Попробуем уменьшить сечение, чтобы сэкономить на пиломатериалах. Возьмём, к примеру, доски 75Х200 мм. Подставляем числовые параметры: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 х 20³) = 1,26. Получилось значение, большее единицы, т. е. условие по прочности не соблюдено. Поэтому экспериментировать не будем, а возьмём за основу для закупки древесины сечение 75Х250 мм, полученное в результате строгого расчёта.
Сделав все промежуточные расчёты, определяем количество пиломатериалов для стропильной системы. Для этого умножим длину стропил на их количество: 5,2 · 14 · 2 = 145,6 м. Добавляем запас в 10% и получаем 145,6 · 1,1 = 160 погонных метров.
Таблица: сечение бруса для обустройства балок перекрытия и мауэрлата
| Шаг установки балок перекрытия, м | Сечение бруса для мауэрлата и балок перекрытия в зависимости от длины пролёта и шага установки балок при полной нагрузке 400 кг/м² | ||||||||
| 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | |
| 0,6 | 75Х100 | 75Х150 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 |
| 1,0 | 75Х150 | 100Х150 | 100Х175 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 | 175Х250 | 200Х250 |
Полная нагрузка на мауэрлат будет равна сумме общей нагрузки на стропильную систему и веса стропил.
- Определяем вес стропил. Он равен массе 160 погонных метров доски сечением 75Х250. Сначала вычисляем объём древесины V = 160 · 0,075 · 0,25 = 3 м³. Используем для стропильной системы, допустим, сосну, плотность которой равна 520 кг/м³, тогда суммарный вес материала будет равен 3 · 520 = 1560 кг. В расчёте на единицу площади получим 1560 / (160 · 0, 25) = 39 кг/м².
- Суммируем данные для получения полной нагрузки на мауэрлат: 181,5 + 39 = 220,5 кг/м².
- Приводим данные таблицы в соответствие нашим расчётам значениям. Таблица сечения бруса рассчитана на нагрузку 400 кг/м², следовательно, все значения нужно умножить на поправочный коэффициент 220,5 / 400 = 0,55. Значит, ширина бруса должна быть равна 0,55 · 175 = 96,25 мм, а толщина - 0,55 · 250 = 137,5 мм. Таким образом, для мауэрлата потребуется брус сечением 100Х150 мм, а это согласно ГОСТ и СНиП является оптимальным размером. Увеличивать сечение больше расчётного нет смысла, чтобы не создавать ненужную дополнительную нагрузку на стены и фундамент.
- Рассчитаем объём бруса по формуле V = S · L, где S - сечение бруса, а L - необходимая длина: V = 0,1 · 0,15 · 2 · 12 = 0,36 м³.
Подведём итог: для создания стропильной системы двускатной крыши нам понадобится 160 погонных метров или 3 м³ сосновой доски II сорта сечением 75Х250 мм и 0,36 м³ бруса сечением 100Х150 мм.
Видео: расчёт стропильной системы
Технология монтажа несущей системы двускатной крыши своими руками
После окончания подготовительных работ, расчёта стропильной системы и закупки необходимых пиломатериалов можно начинать монтаж. Мы разделим его на несколько стадий и дадим описание каждой из них.
Укладка мауэрлата и крепление к стенам
Опорный брус укладывается по верхнему краю стен, на которые в дальнейшем будут крепиться стропильные ноги или фермы. В бревенчатых срубах функции мауэрлата выполняет верхний венец, а в кирпичных постройках или в домах из пористых материалов по всей длине опорных стен помещается отдельный брус. Поскольку типовая длина пиломатериалов обычно меньше длины стен, то участки мауэрлата сращивают, для чего брусья запиливают строго под прямым углом и связывают между собой болтами.
Брусья мауэрлата сращиваются прямым замком и скрепляются друг с другом болтами
Гвозди, деревянные нагели и проволоку для наращивания мауэрлата не используют, так как места соединения должны быть максимально прочными, способными выдержать большие нагрузки.
Видео: крепление мауэрлата на армопояс
Технология крепления опорного бруса предусматривает два способа:
- со смещением в какую-либо сторону;
- чётко посередине опорной стены.
Мауэрлат при этом нужно размещать так, чтобы до внешнего края стен оставалось не менее 5 см.
Укладывают брус на гидроизоляционную основу, в большинстве случаев рубероид, чтобы защитить его от намокания, гниения и повреждений. Для крепления мауэрлата к стене используют:
Изготовление стропильных ферм или ног
Изготавливать стропила и фермы можно двумя способами.
- Сборка прямо на крыше. Этот метод применяется нечасто, так как осуществлять замеры, подрезки и т. д. на высоте довольно проблематично.
- Формование на земле, когда фермы или пары стропил собираются внизу и уже готовыми изделиями подаются на крышу. В этом способе есть плюсы и минусы. Преимущество такого метода в удобстве и скорости изготовления, а слабое место в том, что вес готовых фрагментов получается весьма значительным, поэтому для поднятия их на высоту может потребоваться специальная техника и оборудование.
Перед изготовлением ферм или стропильных пар желательно сделать шаблон. Собранные по нему фрагменты стропильной системы будут более точными и одинаковыми.
Установка стропил
Готовые стропильные элементы поднимают на крышу и устанавливают на опору, используя для придания устойчивости временные распорки и подкосы. Для стыковки стропил с опорным брусом в нижнем поясе стропильные ноги запиливают по изготовленному заранее фанерному трафарету, чтобы обеспечить их плотное прилегание к мауэрлату.
Запил делают только на стропилах, чтобы срез не ослабил опорный брус.
Фиксируют стропила к опоре гвоздями, уголками, скобами или деревянными коротышами. Крепление должно быть надёжным и прочным, чтобы предотвратить смещение стропил вдоль оси мауэрлата.
Крепление стропильных ног к мауэрлату является одним из самых важных соединений, от его прочности зависит долговечность крыши и безопасность людей, находящихся в доме
Видео: основные способы соединения стропильных элементов
https://youtube.com/watch?v=GbTAu5-flfsПроцесс установки стропил происходит в следующей последовательности.
- Монтаж начинают с установки ферм или стропильных пар на противоположных торцах крыши. После укрепления между ними протягивают бечёвку, которая обозначает линию конька и упрощает установку следующих фрагментов. Далее с рассчитанным шагом выставляют остальные стропильные элементы.
Уровень в виде натянутой бечёвки обозначит линию конькового хребта и упростит установку стропильных пар или ферм
- Когда стропила изготавливаются на крыше, после закрепления двух крайних пар сразу же монтируют опору конька - коньковый брус, к которому фиксируют не пары, а одиночные стропила. Однако здесь взгляды профессионалов расходятся. Одни предлагают устанавливать стропила в шахматном порядке, поскольку считают, что такая схема позволит более равномерно распределить и передать нагрузку на стены и фундамент. После монтажа одной части стропил устанавливают недостающие составляющие пары. Другие мастера предпочитают последовательное размещение каждой стропильной пары. Ну что ж, у каждого свои секреты, но при монтаже стропильного каркаса своими силами нужно исходить из простоты и удобства.
- Конструктивные элементы соединяют при помощи врубки с дополнительным креплением скобами.
Крепление стропил между собой и к коньковому прогону помимо врезок и врубок осуществляется железными скобами, металлическими уголками, саморезами и гвоздями
- При необходимости стропильные ноги удлиняют - косым прирубом с фиксацией мест соединения болтами, лобовым упором с накладками, встык, составным способом или сшивая стропила попарно.
Установка конька двускатной крыши
Коньковый узел формируют путём соединения стропил между собой в верхнем поясе. Варианты такого соединения следующие:
- с укладкой опорного (конькового) бруса, что актуально для больших и сложных по форме крыш, так как коньковый брус впоследствии станет опорой для вертикальных стоек;
При соединении конструктивных элементов без конькового прогона стропила срезаются под углом наклона скатов и крепятся гвоздями с добавочной фиксацией деревянными или металлическими накладками, а для большей жёсткости дополнительно соединяются затяжками
- с набивкой между стропилами накладок для большей прочности конькового узла;
Для обеспечения прочности между узлами крепления стропил к коньковому прогону устанавливают дополнительные бруски
- посредством врубки;
Врубка может применяться в комплексе с другими видами креплениями - «внахлёст», «шип-паз», накладками или металлическими уголками
- шарнирным способом, когда коньковый прогон состоит из двух параллельных брусьев, расположенных на расстоянии друг от друга с соединёнными над ним стропилами, но не встык, а с расщелиной между ними, чтобы обеспечить подвижность стыковки и хороший вентиляционный зазор.
Шарнирный метод соединения стропил в коньковом узле используется нечасто, хотя он весьма прост в монтаже и позволяет стропильной системе балансировать при усадке несущих стен
Видео: простая установка стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу
Несмотря на лёгкость монтажа и несложный расчёт, обустройство стропильной конструкции двускатной крыши всё же имеет много нюансов. Но, взяв за основу инструкции производителей, нормативные акты и рекомендации, данные в этой статье, вы без труда сможете построить прочный и надёжный стропильный каркас для своего дома самостоятельно. Удачи вам.
- с укладкой опорного (конькового) бруса, что актуально для больших и сложных по форме крыш, так как коньковый брус впоследствии станет опорой для вертикальных стоек;
Основой любой стропильной системы являются стропила, которые принято подразделять на наслонный тип, висячие стропила, а также висячие фермы, оснащённые шпалами. Наслонные стропила относятся к числу самых надёжных конструкционных элементов и обладают характерным отличием в виде промежуточных опорных стоек, которые могут быть возведены в условиях внутренних стен, сводов или потолочных балок.
Отличия висячих и наслонных стропил
Наслонная стропильная система чаще всего находит применение в зданиях, которые обладают дополнительными рядами стен . Такие стены используются в качестве дополнительных опор под стропильную систему. При этом, параметры здания могут достигать восемнадцать метров при условии наличия двух дополнительных элементов опорного характера.
Основным требованием является не более восьми метров пролётного пространства между двумя опорами. Стропильный шаг зависит от особенностей расчётов и может составлять 80-120 сантиметров. Нижние сегменты наслонной стропильной системы имеют опору в виде специальных подстропильных брусьев, а также мауэрлата.
Опорные стойки и прогоны разделяются при помощи подкосов, которые разгружают прогоны и придают всей конструкции необходимую степень жёсткости. Кроме того, подкосы служат в качестве разгрузочных элементов для ног стропильной системы и позволяют увеличить параметры перекрываемой ширины помещения. Стропильные ноги, имеющие более длинный размер чем стандартные показатели используемого пиломатериала, могут иметь составную конструкцию.
Отличие висячих и наслонных стропил
Висячий тип стропильной системы имеет характерные отличия от наслонного типа . В качестве опоры для нижних концов стропил выступают исключительно опорные стены, а стропильные ноги такой конструкции обладают нагрузкой в обоих направлениях монтируемой стропильной системы.
Кроме того, висячая конструкция имеет значительную степень нагрузок, которые распирают стены опорного характера. Такие нагрузки нивелируются посредством специальных затяжек, которые объединяют ноги в висячей стропильной системе. В качестве материала для затяжек может быть использована древесина или металл, а для расположения всегда выбирается горизонталь на удобной высоте. Следует учитывать, что чем выше расположены затяжки, тем более прочным должно быть крепление к стропильной системе.
Наиболее часто наслонный тип стропил используется для обустройства двускатных кровель над сооружениями, имеющими длину стены не более шести метров .
Устройство конструкции стропильной системы
Основными элементами наслонной стропильной системы служит наклонный тип балок, которые необходимо располагать вдоль кровельного ската. Поэлементный состав правильной наслонной стропильной системы выглядит следующим образом:
- стропильные ноги, являющиеся элементом, к которому монтируется конструкция обрешётки;
- прогоны, являющиеся элементами стропильной системы, которые укладываются не только на капитальные стены, но и столбы промежуточного характера;
- стойки, подкосы, лежни, мауэрлаты, которые применяются с целью усиления всей конструкции и позволяют более равномерно распределить всю стропильную нагрузку на прогоны и опорный тип конструкций.
Необходимость применения
Наслонная стропильная конструкция необходима в случаях, когда требуется перекрыть пролёты с максимальной длиной от шести метров до шести с половиной метров, с соблюдением условия по наличию дополнительных несущих конструкций в виде колон или стен, способных удерживать стойки.
Наиболее целесообразной конструкционной особенностью является использование скользящей опоры для стропильной системы, которая допускает крепление разных промежуточных стропил к мауэрлату.
Крепление стропил к мауэрлату
Пролёты, имеющие максимальные значения протяжённости в условиях частного домостроительства, встречаются крайне редко. Именно поэтому при возведении индивидуальных построек рекомендуется применять наслонный тип стропил.
В основе технологии лежит опора стропильных ног на мауэрлат, но в случае с деревянными постройками функцию мауэрлата берёт на себя верхний стеновой ряд. Такой соединительный узел является наиболее важным в наслонной стропильной системе. Использование ригеля, которым стягиваются стропильные ноги, позволяет увеличить длину пролёта до восьми метров, в условиях одной опоры – до двенадцати метров, а при использовании двух опор – до шестнадцати метров.
Расчёт элементов крыши
Любая конфигурация и конструкционные особенности кровельной системы решаются ещё на этапе проектирования здания. Конструкция крыши коренным образом влияет на набор материалов, используемых в процессе монтажа и конструкцию несущих стен. Именно поэтому стропильная конструкция, которая будет служить опорой кровле, а также каркас обрешётки являются основными предметами расчетов крыши.
Для грамотного сечения стропильных ног за основу берётся показатель их длины.
Если пролёт между стропилами составляет 100 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 8х10 см. или брёвна 10 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 5-5,8 метра – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
- длина 5,8-6,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.
Если пролёт между стропилами составляет 140 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 8х13 см. или брёвна 13 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 8х20 см. или брёвна 20 см.;
- длина 5-5,8 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 22 см.;
- длина 5,8-6,3 метра – бруски 12х22 см. или брёвна 24 см.
Если пролёт между стропилами составляет 175 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 9х10 см. или брёвна 15 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 8х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 4,3-5 метров – бруски 10х20 см. или брёвна 20 см.
Если пролёт между стропилами составляет 213 сантиметров:
- длина менее трёх метров – бруски 9х16 см. или брёвна 16 см.;
- длина 3-3,6 метра – бруски 9х18 см. или брёвна 18 см.;
- длина 3,6-4,3 метра – бруски 10х20 см. или брёвна 18 см.
Особенности монтажа и крепления
Весь технологический процесс по стропильной наслонной системы состоит из нескольких основных этапов:
- подготовка пиломатериалов согласно произведённых расчётов;
- при необходимости, сращивание недостающих по длине элементов посредством саморезов или гвоздей;
- изготовление шаблонов стропил, стоек и подкосов;
- подъём подготовленного пиломатериал на крышу;
- установка стоек и прогона конькового бруса, предусмотренных конструкцией крыши и крепление стоек на несущие конструкции для предотвращения нежелательных сдвигов;
- установка стропил к крепежам и закрепление их предпочтительным способом на мауэрлате;
- верхние соединения стропил следует закрепить к коньковому брусу или друг к другу;
- если запроектированы горизонтальные схватки, то необходимо их закрепить;
- установка опорных конструкций, включая подкосы и шпренгели;
- если на отвесы могут повлиять конструкционные особенности крыши и стропильные ноги, то возникает необходимость их предварительной установки;
- в случае упора стропильных ног в мауэрлат посредством зуба или шипа, необходимо выполнить удлинение кобылками, которые обшиваются по всему периметру сплошным типом обрешётки.
Далее, выполненная стропильная конструкция с использованием стропил наслонного типа, обшивается обрешёткой, на которую монтируется кровельный пирог с пароизоляцией и , а далее выполняется утепление и покрытие кровли.
Подробнее о монтаже стропил смотрите в видео.
Стандартный коэффициент усадки сруба, высота которого составляет порядка трёх метров, равен порядка пяти процентов. Таким образом, усадка дома за один год может составлять около двадцати сантиметров, что негативно сказывается на несущих элементах крыши. Грамотные строители при проектировании составляют два варианта – первоначальный и с учётом усадки.
Таких проблем лишены висячие стропильные системы . Для наслонного типа стропил будет необходимо применить один из нескольких возможных вариантов:
- дождаться окончательную усадку строения;
- применить стропильную систему с скользящими опорами;
- выполнить укрепление всех опорных конструкций при помощи компенсаторов, в качестве которых допускается использование винтовых домкратов.
Подводим итоги
При монтаже деревянных стропил на каменные опоры следует выполнить грамотную изоляцию при помощи двух слоёв рубероида или любого другого гидроизолирующего материала.
При использовании наслонных стропил для обустройства крыш мансардного типа необходимо устанавливать внутренний брусовый каркас под нижними стропилинами, а верхние стропильные ноги упирать в коньковый прогон, монтируемый на стойках.
Для выполнения соединения стропильной ноги с мауэрлатом рекомендуется использовать ползун или жёсткое защемление.
Для наслонного типа стропил допускается соединение встык, которое выполняется посредством металлических пластин. Для такого соединения требуется оставлять значительный торцевой угол, который в процессе схождения позволяет стропилам делать упор друг в друга.
Наслонная стропильная система может быть выполнена с соединением внакладку, что подразумевает просверливание специальных отверстий под крепёжные болты.
В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.
Конструкция стропильной системы двускатной крыши
В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).
Теперь о составляющих системы и их назначении:
- Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
- Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
- Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
- Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
- Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
- Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
- Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.
В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».
Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля — используется при . В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
С наслонными стропилами
В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.
Безраспорные схемы и узлы врубок
Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.
Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.
Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.
Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.
Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.
Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.
Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.
Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках
Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.
Варианты стропильных систем со схватками
Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.
К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.
Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.
Системы наслонных стропил с подкосами
В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).
Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.
Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса
Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.
Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.
Система для домов с двумя внутренними несущими стенами
Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.
В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.
В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.
Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.
Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона
Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.
В этой статье мы расскажем, что представляет собой стропильная система двускатной крыши. Мы рассмотрим основные элементы, из которых она состоит, а также их расположение в стропильной конструкции, как правильно установить деревянные стропила и как называются основные элементы стропильной системы.
В предыдущей статье мы рассказали о преимуществах и недостатках различных видов крыш. Двускатная крыша — самая простая и надёжная конструкция для жилого дома. К тому же она подразумевает наличие чердака, что так полезно в загородном хозяйстве.
Двускатная стропильная система имеет несколько базовых разновидностей, на основе которых мастера создают индивидуальные конструкции. Мы рассмотрим их в порядке усложнения.
Для пролёта между несущими стенами до 6 метров
Этот вариант самый простой, при этом он несёт самую малую нагрузку. В нём применяются висячие стропила с основной или подстропильной затяжкой. При такой конструкции стропильная система представляет собой только стропила, соединённые на пересечении в коньке.
Подстропильная балка или затяжка — элемент стропильной системы, который соединяет горизонтальной тягой стропильные ноги противоположных скатов.
Стропильная нога или стропила — основной несущий элемент поддерживающей конструкции крыши. Из ряда стропил формируется скат крыши.
Висячие стропила — способ установки стропил , при котором отсутствуют дополнительные горизонтальные крепления (тяги).
Мауэрлат (деревянная обвязка верха стен) — основа стропильной системы. На каменные стены устанавливается в обязательном порядке.
По расположению затяжек такая кровля бывает двух видов.
С основной затяжкой
Затяжка проходит по верхам стен и опирается на них. Именно в этом случае чаще всего роль затяжки выполняет балка перекрытия. Высота от перекрытия до конька — от 1,4 до 2,5 м. Такой вариант оптимален, если планируется использовать чердачное пространство для временного хранения или просушки чего-либо.
Преимущества:
- Дополнительное подсобное помещение на чердаке.
- Пространство чердака используется полностью.
- Значительный запас воздуха — меньшие потери тепла через крышу.
Недостаток: сравнительно малый объём помещения.
С подстропильной затяжкой
Затяжка проходит на уровне ⅓ высоты от опоры стропил до конька. В этом случае нет привязки к перекрытию, и опорные стены стропил могут быть подняты на необходимую высоту. Это позволяет создавать полноценные помещения с высотой стен ½ этажа.
Преимущества:
- Экономия на стеновом материале второго этажа.
- Максимально эффективное использование подстропильного пространства.
- Возможность жилого чердачного помещения.
Недостатки:
- Требуется качественное утепление кровли .
- Требуется врезка мансардных окон.
Для пролёта между несущими стенами от 6 до 9 метров
Комбинированная затяжка
При увеличении пролёта количество поддерживающих и стягивающих элементов увеличивается. Это нужно для эффективного распределения нагрузки и передачи её на стены. Висячие стропила на пролёте более 4 метров* можно устроить только одним способом — двойной (комбинированной) затяжкой. При этом длина пролёта* не должна превышать 4,5 м.
* — в данном случае под пролётом понимается длина проекции (тени) одной стропильной ноги в проектном положении.
При устройстве двойной затяжки подстропильную затяжку называют ригелем.
1 — затяжка; 2 — ригель; 3 — стропильная нога; 4 — мауэрлат
Вертикальные опоры
Зачастую приходится сращивать стропила в длину, т. к. 6 метров бывает недостаточно. В этом случае устраивают дополнительные промежуточные опоры. Они могут располагаться в разных областях относительно стропильной ноги. При этом стропила называются уже не висячими, а наслонными.
Наслонные стропила — стропильные ноги, имеющие одну или более опор. Исключение — мансардная двускатная стропильная система с двумя рядами опор, расположенными не по центру.
Бабка или центральная опора — вертикальная стойка, расположенная в месте пересечения стропил.
Прогон — сплошная доска или брус, соединяющий ряд стропил или балок.
Коньковый прогон — соединяет верха центральных стоек (бабок).
1 — затяжка; 2 — бабка; 3 — прогон; 4 — коньковый прогон
Помимо центрального ряда стоек конструкция стропильной системы может предусматривать дополнительные вертикальные опоры — в середине пролёта одной стропильной ноги. По сравнению с подкосными способами укрепления такой способ удобен тем, что не перегораживает проходы. При достаточной высоте чердака можно использовать его в качестве кладовой.
Мансардная стропильная система — частный случай двускатной кровли с вертикальными опорами. Она не имеет центрального ряда стоек, только стойки на ½ проекции стропильной ноги. В ней обязательно присутствует ригель (подстропильная затяжка). Ряд ригелей формирует потолок мансардного этажа.
Для пролётов между несущими стенами от 9 до 14 метров
При таких больших пролётах длина проекции стропил будет от 4,5 до 7 метров и в большинстве случаев не избежать сращивания стропил по длине. Это в свою очередь потребует усиления в месте соединения стропил и применения подкосов.
Подкос — упор, расположенный в проектном положении под углом.
Подкосы могут устанавливаться в разных местах стропил, но не ближе ¼ их длины к концу. Существует множество вариантов их установки. Самый простой способ — установка на лежень.
Лежень — сплошная доска или брус, установленный на несущие балки перпендикулярно им. Служит для распределения нагрузки от подкосов и стоек на балки.
1 — балка; 2 — подкос; 3 — лежень; 4 — бабка
В основном опора подкоса располагается в месте опоры бабки, особенно если они находятся на промежуточной несущей стене. В другом случае центральной опоры может не быть — только подкосы, но они должны быть закреплены к стропильной ноге ближе к середине пролёта.
Частный случай комбинированной двускатной стропильной системы — мансардный этаж с шириной пролёта помещения более 4,5 метров. В этом случае устраивается П-образная рама — прогоны из бруса 100х100, ряд вертикальных стоек по лежням на ½ или ⅔ длины проекции стропил и горизонтальная затяжка (ригель). Оставшееся пространство заполняется (раскрепляется) подкосами. Такой вид стропильной системы применяется на зданиях значительной площади.
Двускатные стропильные фермы с подкосами имеют два существенных преимущества:
- высокая несущая способность и пространственная жёсткость;
- возможность создавать прочные пологие скаты большой протяжённости.
При этом пологость скатов обусловлена малой высотой конька над перекрытием, т. е. чердак в большинстве случаев не используется.
Выбирая двускатную кровлю, помните, что помимо относительной простоты устройства и монтажа необходимо правильно организовать распределение нагрузки. Это особенно важно в районах с существенными снеговыми и ветровыми нагрузками. Весенний снег в 2,5-3 раза тяжелее зимнего, поэтому дополнительные опоры и распорки в стропильной системе не будут лишними.