Устройство стропильной системы двухскатной крыши – конструкция и монтаж своими руками

Устройство стропильной системы двухскатной крыши – конструкция и монтаж своими руками

Правильно сконструированная и собранная согласно технологии, крыша служить барьером, предотвращающим проникновение внутрь дома холодного воздуха и влаги. Снаружи невооруженным взглядом мы видим только малую часть конструкции – кровельное покрытие. Но каркас крыши, который является наиболее важным компонентом, выполняет основные опорные функции и принимает на себя воздействие ветровой и снеговой нагрузок.

Чтобы он не деформировался в результат эксплуатации, необходимо правильно рассчитать величину сечения его элементов и определить расстояние между ними с учетом веса кровельного материала, уклона и климатических условий. В этой статье мы расскажем, что собой представляет стропильная система двускатной крыши дома, из чего она состоит, как проектируется и собирается своими руками.

Что такое крыша

Крыша – верхний элемент в конструкции дома, выполняющий основную защитно-декоративную функцию. Она не только защищает дом от всех внешних влияний и предотвращает отток тепла, но и обеспечивает привлекательность здания за счет формы, габаритов и кровельного покрытия. Крышу еще называют пятым фасадом, подразумевая именно ее эстетические параметры, в идеале, соответствующие выбранному архитектурному стилю. Иногда именно крыша «вытягивает» скучную типовую коробку, например, за счет высоты, непропорциональных скатов или удлиненных свесов.

Что касается разницы между крышей и кровлей, то конструктивно, крыша, это сложная, сборная система из различных элементов.

А кровля – именно финишное покрытие крыши с защитно-декоративными функциями. И, как уже говорилось, в обиходе эти понятия взаимозаменяемые. Но если крыша без кровли под временным покрытием (баннеры, рубероид, пленки и др.) при необходимости простоять может, то полноценная кровля отдельно от крыши невозможна в принципе.

Большинство кровельных материалов универсально и подходит практически под все виды крыш, варьироваться будет только сложность работ и количество отходов, то есть – цена вопроса. Однако есть и покрытия, требующие особого конструктива, закладываемого в проект, поэтому в любом случае, оптимальный вариант, когда и тип кровли определяется сразу, на этапе проектирования, особенно, если речь о больших домах и сложных крышах.

На практике же и дома до сих пор сплошь и рядом строят без проекта, «из головы», что уж говорить о крышах, но при таком подходе увеличивается риск получить недострой разной степени готовности. Тем более что при нынешнем обилии специализированных графических редакторов и онлайн-калькуляторов, даже не самый продвинутый пользователь в состоянии выполнить хотя бы примитивный эскиз и просчитать нагрузки, было бы желание.

Зачем нужны разные скаты

Такой вопрос задаст начинающий строитель. Выбор конструкции основывается на двух направлениях: дизайн и эксплуатационные свойства.

Внешний вид крыши важен с самого начала для того, кто хочет сделать здание красивым, неповторимым с эстетической точки зрения. Симметрия во всем часто надоедает, а многие современные тенденции в сфере дизайна полагаются на ломку стереотипов и уход от правильных геометрических форм.

Именно поэтому в таком плане выделяется конструкция с разными скатами. Возможность играть размерами и углами даже в классическом треугольнике позволяет строить оригинальные и интересные в исполнении крыши. Вариативность дает шанс выделить здание на фоне других, сделать его более заметным. Все потому что именно крыша является основным элементом, формирующим внешний вид строения.

Оптимальные показатели расчета угла наклона крыши в один скат

Как же рассчитать угол наклона односкатной крыши самостоятельно? Начнем с определения нагрузок на будущую кровлю, а затем, выберем оптимальный угол уклона кровли.

1. Расчет нагрузок на кровлю

Нужно учесть постоянные и переменные нагрузки. К постоянным отнесем вес всех строительных материалов и оборудования (антенны, вентиляция и пр.). Переменные нагрузки – это осадки, ветер и вес работников с оборудованием, если вдруг понадобится ремонт крыши.

I. Снег. Если зима в вашем районе проходит почти без снега, то смело можно выбирать минимальный угол ската. В условиях снежной зимы, крыша в 20-25 градусов испытывает снежные нагрузки около 150 кг/м2. В такой местности специалисты советуют делать скат с уклоном 45 градусов, чтобы обеспечить постоянное и равномерное схождение снега с крыши. Средняя зима (центр и средняя полоса России) позволяет выбирать оптимальный уклон в 30-35 градусов. Однако эта цифра будет зависеть от следующего фактора:

II. Ветер. В местности, где преобладают сильные ветра, крышу с крутым уклоном может легко сорвать. В этом случае низ ската лучше располагать к ветру. Для расчета уклона кровли в ветреных районах лучше воспользоваться специальной картой ветровых нагрузок:

III. Дождь и град. Сила падающего града и дождевых капель также оказывает давление на крышу. Крутой уклон сглаживает эти нагрузки, защищая кровельный материал от повреждений в регионах, где часто встречается непогода.

Делаем вывод: несмотря на то, что минимальный уклон 10-20 градусов упрощает работу и удешевляет расходы, оптимальным считается скат под 35-45 градусов, при котором кровля надежно защищена от нагрузок и погодных катаклизмов.

2. Определяем оптимальный уклон

Технические и эстетические характеристики на стороне крутой односкатной крыши, так как пологие скаты могут пропускать влагу, удерживать снег и мусор. Однако для хозяйственных построек, гаражей и небольших домиков крутой уклон совершенно не обязателен, ведь убрать снег и грязь можно и вручную, а обезопасить кровлю от протекания помогут современные герметики. Итак, если мы выбираем:

  • Маленький уклон 3-11 градусов. Нам необходима усиленная стропильная система, сплошная обрешетка в виде листов влагостойкой фанеры, надежная герметизация стыков и качественная гидроизоляционная мембрана под кровельный материал. Для такой крыши лучше выбрать мягкий кровельный материал, особенно, если это – жилое помещение;
  • Средний уклон 12-25 градусов. Такой скат – оптимальный выбор для любых регионов нашей страны. Стыки в этом случае можно не герметизировать, но нахлест кровельного материала лучше сделать в 20 см. Для данного уклона отлично подойдет металлочерепица, профнастил, шифер и пр.;
  • Крутой уклон около 45 градусов. Выбирается для регионов с большим количеством осадков в год. Для такой крыши подходят любые твердые кровельные материалы.

3. Базовые расчеты

Чтобы обеспечить нужный уклон, нам необходимо рассчитать длину стропильной ноги и высоту поднятия несущей стены. Воспользуемся известными формулами, которые применяют все строители.

Lbc=Lсд x tgA, где Lbc – высота, на которую нужно поднять стену; Lсд – длина стены дома (без учета дополнительного подъема для ската); А – выбранный угол наклона кровли.

Длину стропильной ноги (Lc) найдем по такой формуле: Lc=Lbc/sinA.

Рассчитаем длину стропильных ног (Lc) и высоту фасадной стены Lbc, которую необходимо поднять. Допустим, что мы выбрали угол наклона ската (A) в 25 градусов, а длина нашей обычной стены (Lсд) — 3 м.

Определяем высоту, на которую необходимо поднять лицевую стену по такой схеме: Lbc=3 x tg25=0,47 x 3=1,41 м. Тогда длина стропильной ноги Lc=1,41/0,42=3,36 м. Так, наша нижняя стена будет равна 3 метрам, а верхняя – 3+1,41=4,41 м.

Читайте также  Ворота из профнастила с элементами ковки

Мы получили длину стропилины от стены до стены. Также, нам необходимо учесть задний и передний свесы, которые нужны для дополнительной защиты от влаги и ветра (обычно берутся по 40-50 см). Так, конечная длина стропильной ноги будет равна: (Lc) 3,36 м + 1 м=4,36 м.

Устройство висячей стропильной системы

Фермы висячей системы стропил проще собирать на земле. Для этого составляется чертеж, высчитывается длина стропил и угол, под которым они будут соединяться. В большинстве случаев наклон крыши равен 40 градусам, если строение располагается на открытом участке, то это значение снижают до 20 градусов. Вычисление угла соединения стропил выполняется удвоением угла наклона крыши. Читайте также: «Как сделать двухскатную крышу своими руками – от стропил до укладки кровельного покрытия».

Длина стропил определяется по расстоянию между внешними несущими стенами и углу соединения стропильных ног. Оптимальной считается длина 4-6 метров, учитывая карнизный свес в 50-60 см. Эти параметры стоит учитывать при решении задачи, как сделать большую крышу.

Вверху стропила скрепляют по-разному: встык, внахлест или «в лапу» с вырезом пазов. Фиксируются стропила болтами или с помощью металлических накладок. Немного ниже монтируется затяжка и готовую конструкцию фермы поднимают на место установки.

Вначале устанавливают фермы по краям, проверяя их вертикальность с помощью отвеса. Одновременно регулируется величина свеса. Стропила крепят к мауэрлату с помощью болтов или стальных накладок. Иногда используют временные укосины, которые поддерживают ферму в процессе установки. Вставляя остальные стропила, выдерживают одинаковое расстояние между ними. После установки и фиксации всех ферм по обеим сторонам верхнего ската прибиваю доски сечением 5*15 см.

Из самого названия становится понятным, что такие крыши имеют всего лишь два ската, которые могут быть одинаковыми или разными по площади. Первые называют симметричными, вторые асимметричными

Не все двухскатные кровли состоят из одних и тех же элементов. Но есть среди них основные, которые присутствуют во всех конструкциях.


  1. Мауэрлат
    – брус 100х100 мм (сечение минимальное), на который упирается стропильная система. Главное назначение – распределить равномерно нагрузку, действующую со стороны кровельной конструкции на стены постройки. Крепят мауэрлат именно к стенам (существует несколько вариантов).

  2. Стропила,
    по-другому их называют стропильными ногами. Это доски (редко брусы) с минимальной толщиной 50 мм, расположенные с уклоном к стенам. Они и формируют скаты. Нижним концом они крепятся к мауэрлату, верхним к коньковому брусу или друг к другу.

  3. Брус конька
    используется не всегда, а только когда крышу покрывают наслонными стропилами. Об этом чуть ниже. Его назначение – опора для стропильных ног.

Дополнительные деревянные элементы, которые применяются не на всех двускатных конструкциях.


  1. Опоры под брусок конька.
    Устанавливаются их только в том случае, если в кровельной конструкции таковой присутствует.

  2. Стойки под стропила.
    Применяют, если ширина строения больше 12 м. Чем длиннее стропила, тем ниже у них несущая способность.

  3. Прогон, он же брус,
    уложенный на стойки поперек стропильных ног. На него, а не на опоры, упираются стропила.

  4. Лежень
    – брус, расположенный параллельно прогону, только в нижней части. На него монтируют стойки для стропил.

  5. Затяжки.
    Это бруски, стягивают парные стойки (между собой).

Расчет стропил крыши

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

Порядок выполнения работ

Строительство стропильной системы крыши следует начинать с устройства армирующего железного или железобетонного пояса по верху каменных стен дома. Деревянные дома в армирующем поясе не нуждаются, поскольку сама конструкция дома придает строению достаточный уровень жесткости. Исключения составляют те случаи, когда стены возводились в различное время и соединения между ними не имеют достаточно крепких связей. Армирующий пояс нужен для укрепления верха кирпичной кладки, выравнивания горизонтального уровня всех стен дома и обеспечения устойчивости конструкции от смещения в горизонтальной плоскости.

Один из простейших вариантов крепления крыши к стене.

В армирующий пояс (или в деревянные стены) необходимо жестко вмонтировать оцинкованные шпильки, на которых будет в дальнейшем зафиксирован мауэрлат. Так называются балки, располагаемые горизонтально, непосредственно над самими стенами. Это несущая конструкция для крепления стропил. В угловых частях и в иных местах соединения мауэрлат скрепляют с помощью металлических (оцинкованных) уголков. Окончательное закрепление мауэрлата производится с помощью стягивания оцинкованными гайками и шайбами. Оцинковка здесь имеет очень важную роль, так как цинк будет длительное время препятствовать коррозии металла и не позволит древесине заразиться грибковыми заболеваниями. С этой же целью мауэрлат, как и все остальные элементы стропильной системы, должен быть пропитан антисептиком. Под сам мауэрлат не забудьте положить гидроизолятор.

А теперь приступаем к установке стропильных ног. Кроме этого понадобятся различные бруски, куски досок разного сечения для устройства дополнительных распорок, ригелей, подкосов, стяжек и иных элементов соединения. Сами стропила в нижней части закрепляются на мауэрлат, в верхней части они либо крепятся на продольный брус, располагаемый вдоль конька, либо соединяются между собой. В верхней части стропила скрепляют на саморезы или скобы. Крепление на мауэрлат сделать необходимо более прочным. В несущем бруске делается пропил по ширине стропила, в него помещается стропильный брус, и его положение фиксируется за счет прочного гвоздя или анкера. Последний вариант более надежен. В боковых частях стропила крепятся уголки, которые стягиваются с мауэрлатом.

Шаг стропил при сборке крыши рассчитывается исходя от предполагаемых на них нагрузок в зависимости от материала, который будет использоваться для покрытия кровли. В месте соединения скатов крыши стропила необходимо соединить между собой с помощью скоб.

Далее нужна обрешетка. Но перед ее монтажом позаботьтесь об укладке пароизолятора. Если в чердачном пространстве предполагается устроить мансарду, то сразу обеспечьте укладку утеплителя. Потребуется контробрешетка — дополнительная плоскость из досок, подшитая к стропилам с внутренней стороны. На эту плоскость укладывается пароизолятор, утеплитель, и только после этого производится монтаж основной обрешетки.

Сравнение

Теперь подведем итоги и сравним две эти крышные системы по базовым показателям:

  1. Устойчивость к атмосферным воздействиям. Лучшей в плане стойкости к ветровым и снеговым нагрузкам считается 4-х скатная крыша. Она более прочная и с легкостью выдерживает экстремальные нагрузки. Но ее большая теплоотдача не позволяет применять эти системы в северных широтах без дополнительного утепления.
  2. Дизайн. Двускатные конструкции чаше украшают мансардными и слуховыми окнами, флюгерами и наличниками, балконами и окнами во фронтоне. Можно сказать, это классика архитектуры частных домов. А вот 4-х скатные системы делают более лаконичными, поскольку обилие деталей и элементов на них смотрится нелепо. Четырехскатные конструкции – эталон европейской лаконичности. Такой дом смотрится более солидно и респектабельно, его проще продать. Однако многоскатные щипцовые крыши могут составить ему неплохую конкуренцию.
  3. Нюансы проектирования. Если вы решили заказать дом под ключ, то стоит остановиться на шатровой или вальмовой крыше, поскольку именно они являются индикатором сбалансированности проекта и требуют разумно организованной придомовой территории. Двускатные крыши больше подходят для регионов с обилием осадков, поскольку только они обеспечивают защиту пространства перед домом от снега и воды.
  4. Финансы. Расходы на кладку стен в домах с четырехскатной крышей будут меньше, но затраты на крышные конструкции увеличиваются. Именно поэтому утверждение, что 2-х скатная система обойдется дешевле, ошибочно, если учитывать общую сметную стоимость жилого дома.
Читайте также  Фермы для крыши

Важно: разница в цене крыш составляет 30 %. То есть почти на треть двухскатные системы дешевле. Но если взять во внимание расходы на возведение и обустройство фронтонов, то разница практически не ощутима.

Также стоит помнить, что вес от крыши в четырехскатной системе распределяется более равномерно, но при строительстве и проектировании потребуется нанимать профессиональных мастеров. У двускатных крыш расход кровельного материала меньше из-за небольшого количества отходов, чего нельзя сказать о четырехскатной разновидности.