Стропильная система двухскатной крыши

Двухскатная крыша относится к относительно простым конструкциям и при возведении коттеджа или частного дома ее выбирают многие застройщики. Кроме простоты возведения это связано с уменьшенными тратами средств и удобством расчета элементов. Если материалы для кровли и их выбор для двухскатных крыш такие же, как и для покрытий других типов, то несущая конструкция обладает некоторыми особенностями.

Несмотря на то, что ее расчет и монтаж проще, чем, например, у вальмовой, она требует такого же усердия и внимания при проектировании и монтаже. Каково устройство стропильной системы двухскатной крыши и как ее возвести своими руками? Разберем эти вопросы подробнее.

Требования к стропильной системы и ее назначение

Прежде чем разбирать устройство и виды конструкций выясним, для чего вообще нужна стропильная система и какова ее функция. Стропильная система – это часть крыши здания. Она выполняет несущую функцию, а в комплексе с кровлей защищает здание от атмосферных осадков и других природных воздействий.

В общем, стропила и другие элементы этой несущей конструкции играют роль опор и балок, на которых держится кровля. Они воспринимают вес материалов и другие нагрузки и передают его стенам и колоннам. Проектирование, выбор материалов и монтаж стропильной системы двухскатной крыши проводится так, чтобы в общем вся конструкция соответствовала таким требованиям:

• Малый вес. Конструкция стропил воспринимает нагрузку от снега и ветра, значение которой не зависит от человека, но в его силах уменьшить вес самой крыши. Это позволит подобрать элементы меньшего размера, что удешевит все строительство и позволит направить ресурсы на другие важные цели.
• Вся система, как и каждые ее элемент, должна обладать достаточной жесткостью. Недопустима деформация, которая выходит за пределы проектных значений. Жесткость формируется правильным созданием объемного каркаса. Для этого в качестве основного элемента выбран треугольник, так как это простая и жесткая геометрическая конструкция.
• Все материалы должны быть качественными и долговечными. Ремонт и реконструкция стропил – трудоемкий и дорогой процесс, который требует полной разборки кровли. Чем качественней древесина и другие комплектующие, тем меньше вероятность разрушения несущего каркаса.

Как сделать стропила на двускатную крышу так, чтобы они соответствовали всем требованиям? Для начала разберемся в возможных типах самих систем, их конструкциях и разновидностях материалов и комплектующих.

Типы стропил для двухскатных крыш

Существуют несколько типов систем, которые используются для двухскатных крыш:

• висячие стропила;
• наслонные стропила;
• фермы.

Висячие стропильные системы

Такая система наиболее распространена для двухскатных крыш, которые строятся для домов с отсутствием внутренних несущих стен. В таком случае расстояние между наружными стенами не должно превышать 6 м. При большем пролете используют прогоны, которые укладывают не перекрытие. На эти прогоны устанавливают стойки или раскосы, на которые опираются стропильные ноги. В висячих системах на сами стропильные ноги действуют, в основном, сжимающие силы. Фактически, для двухскатной крыши висячая система представляет собой трехшарнирную конструкцию в виде треугольника.

В висячих системах стропила соединяются между собой в верхней части, а нижние их точки крепятся на мауэрлат. Так как под коньковым узлом соединения стропил нет опоры, то под воздействием собственного веса и других внешних нагрузок вся система стремится разойтись в стороны. Для того, чтобы компенсировать это и усилить конструкцию применяют дополнительный элемент – затяжку. Она соединяет стропила противоположных скатов между собой, не давая им расходиться. В качестве затяжек применяют деревянный брус. Они также могут служить основой для перекрытия.

Затяжки также устанавливают и на высоте. Это удобно при крутом скате. В таком случае она может служить верхней границей мансарды, если ее планируется устраивать. Также на затяжку опирают подкосы для стропил при длине пролета между стенами выше 6 м. В таком случае расстояние от подпорки до нижнего края стропил проектируется больше 4,5 м.

В общем, висячие стропильные системы применяются для зданий из одного пролета со стенами из кирпича или камня. Они обладают своими недостатками – увеличенный вес конструкции вследствие необходимости использовать дополнительные элементы – затяжки. Основное достоинство – простота перекрывания пролетов без промежуточных стен.

Наслонные стропильные системы

Если в здании присутствуют внутренние несущие стены или колонны, то целесообразно использовать наслонные стропильные системы. Они удобны для перекрытия больших пролетов (до 16 м). Конструкция воспринимает не такие усилия, как в висячих системах. Это обосновывается тем, что стропила опираются верхней частью на коньковый прогон, а нижней на мауэрлат. Сам коньковый прогон крепится на стойки, которые опираются на внутреннюю стену или колонны. Так как присутствует опора под верхним соединением стропил, вся система не стремится разъехаться, как висячая. Отпадает необходимость в затяжке.

При пролете выше 14 метров для опирания стропила в верхней части используют не коньковый, а два боковых прогона на стойках. Также применяют подкосы и ригели. Все это требуется для уменьшения значения прогиба стропил. При устройстве мансарды целесообразно стропила опирать в нижней части на аттиковую стенку, которая на 1–1,5 выступает над перекрытием и является продолжение наружной стены.

Стропильные фермы

Фермы представляют собой плоские элементы стропильной системы, которые создают несущую конструкцию крыши. Ферма включает в себя все описанные выше элементы – стропила, подкосы затяжки, но они соединены в единую конструкцию и монтируются на несущие стены единым блоком. Фермы устанавливаются на наружные стены с определенным шагом, выбранным при расчетах.

Ферма удобна для широкой сферы применения. При правильном расчете изготавливаются конструкции, которыми можно перекрывать большие пролеты (выше 16 м).

Фермы производят как на строительных площадках, так и на заводах, с последующей доставкой к строящемуся зданию.

Также существуют и комбинированные конструкции, которые совмещают в себе элементы из разных систем.

Состав стропильной системы для двухскатной крыши

Основная масса конструкций, которые используются для стропильных систем, изготовливаются из древесины. В общем, стропильная система состоит из таких элементов:

• Стропильная нога. Это непосредственно само стропило. Она воспринимает основную нагрузку от всего покрытия и передает ее на стены или колонны. Также стропильная нога задает уклон и направление скатов крыши. Для изготовления этого элемента чаще применяют доски, высота в сечении которых существенно выше ширины.
• Мауэрлат – брус квадратного сечения (или близкого к нему), который монтируется на наружных стенах дома. На него опираются нижней частью стропильные ноги. Его назначение – равномерно распределить нагрузку на стены и удержать стропила в определенном месте.
• Стойка – вертикальная опора, функции которого заключаются в поддержке стропильной ноги или прогона. Работает на сжатие, опирается на колонны, стены, прогоны, уложенные на перекрытие.
• Прогон – опора в виде горизонтального бруса, на которую опираются верхние части стропильных ног в наслонных системах. Этот прогон устраивается под конек. Существует еще прогон, на который опираются средние части тропил.
• Подкос - брус, который не дает стропилу прогибаться. Его устраивают под углом к вертикальному уровню приблизительно в средине пролета стропила. Фактически, его функция – подпорка под стропильную ногу.
• Кобылка – продолжение стропила, которое создает свес кровли.
• Ветровая балка – препятствует сдвигу стропильных ног относительно друг друга. Это доска, которая крепится к ряду стропил одного ската о стороны чердака под углом к свесу.
• Шпренгель – диагональная балка, которая монтируется на углах здания перпендикулярно их биссектрисе. Основное назначение – усиление конструкции.

Все описанные элементы производятся из пиломатериалов. Какая древесина используется для крыши и какие ее характеристики?

Характеристики древесины для стропильных систем

Для устройства стропильной системы двухскатной крыши своими руками или с привлечением строителей в первую очередь необходимо позаботиться о закупке пиломатериалов. При выборе необходимо обращать внимание на такие особенности:

• Древесину необходимо осматривать на наличие трещин и сучков. По нормам допустимо не более 3-х сучков на 1 погонный метр бруса или доски диаметром до 3 см. Также допустимы сквозные трещины не более половины длины пиломатериала.
• Длина пиломатериалов должна быть не более 4,5 м для лиственных и 6,5 м для хвойных пород древесины.
• Для элементов, которые будут выполнять несущие функции площадь поперечного сечения должны быть не меньше 40 см2, а минимальный размер по одной из сторон – 5 см.
• Древесину твердых пород лиственных деревьев, которая прошла антисептическую обработку, целесообразно использовать для ответственных элементов конструкции – мауэрлаты, прогоны.

Основные требования, предъявляемые к пиломатериалам – они должны быть ровные и сухие.

Чтобы установить систему стропил для крыш правильно и без ошибок используют любые пиломатериалы, которые соответствуют указанным требованиям, но существуют и стандартные значения, которые описываются в сортаменте. Все данные указаны в таблице (размеры в мм).

При индивидуальных заказах выпускают и элементы других размеров. Также допустимо производить и пиломатериалы большой длины (до 9,5 м).

Проектирование стропильных систем двухскатных крыш

Установка стропил для двухскатной крыши своими руками начинается с проектирования. Необходимо выбрать тип системы, рассчитать количество элементов, их сечения. В первую очередь необходимо определиться с уклоном скатов, типом чердака, наличием жилой мансарды. Тип системы выбирается исходя из конструкции здания. Если присутствует внутренняя опора или стена, лучше применить наслонную систему стропил. При отсутствии – висячую. Также необходимо подсчитать стоимость нескольких вариантов. Возможно, что заказать готовые стропильные фермы и установить их на стены краном будет дешевле, чем монтировать все элементы отдельно на месте.

Для правильного расчета системы необходимо составить чертеж стропильной системы в разрезе, на котором указывается все элементы в масштабе. Он будет служить основой для проектирования. На нем указываются места расположения всех комплектующих, узлы, точки опирания. Дальнейший процесс – выбор сечения и размеров каждого элемента.

Выбор размеров, шага и сечения элементов

Для выбора стропильных систем и других комплектующих необходим расчет. Его проводят при проектировании с использованием данных о нагрузках на крышу. Для этого необходимо собрать все постоянные (вес элементов и кровли) в временные (снег, ветер) нагрузки и рассчитать действующие на стропила, подкосы, опоры, распорки силы.

Эта работа проводится с использованием нормативной литературы и программных средств. Лучше поручить ее опытному инженеру. Для приблизительного подбора деталей можно использовать некоторые общие принципы.

В общем, стропила располагают с шагом 0,8–1,2 м. Чем меньше шаг и расстояние между стропильными ногами, тем меньше сечение. Ориентировочные сечения элементов для простой двухскатной крыши:

• стропильная нога – 50×150 мм (при шаге 0,8 м и длине до 3,5 м);
• прогоны – от 100×200 до 100×100 мм;
• мауэрлат – 100×100–150×150;
• затяжки – 50×150 мм;
• подкосы – 100×100, 150×150.

В таблице указаны сечения и длины стропил, в зависимости от шага (все значения в мм).

Как правильно выставлять стропила на двухскатную крышу? Разберем вопрос монтажа системы подробнее.

Монтаж стропильных систем двухскатных крыш

После выбора типа стропильной системы им ее проектирования приступают к монтажу. Процесс требует точности в работе и применение надежных креплений и других дополнительных материалов. По готовому проекту работы проводятся в следующем порядке:

1. Проводится закупка пиломатериалов в соответствии со спецификацией проекта. Необходимо следить за качеством и характеристиками древесины. Также приобретаются гвозди, винты, болты, металлические соединения, инструмент и оборудование.
2. На стены крепится гидроизоляция в виде рубероида или другого листового материала, на нее монтируется мауэрлат. Применяются анкерные болты, которые монтируются в толщу стены.
3. Для наслонных систем монтируется коньковый прогон. Для этого на среднюю опору выставляют подпорки.
4. Подготавливаются и монтируются стропильные ноги. Для начала они обрезаются таким образом. чтобы их удобно было опирать на мауэрлат и соединять между собой в верхней части. Они подрезаются пилой по дереву в нужных местах.
5. Крепятся к мауэрлату и коньковому прогону стропила гвоздями, винтами или уголками.
6. Для висячих систем подготавливаются и монтируются затяжки.
7. Выставляются подпорки, шпренгели, устанавливаются ветровые балки.

Между собой все системы соединяются гвоздями, саморезами, или металлическими уголками и стальными затяжками. Далее можно прибивать обрешетку, устраивать гидроизоляцию и утепление.

• Кровля