Безраспорная стропильная система двухскатной крыши

Профессионалы считают двускатную систему самой простой и доступной, отчасти это верно, но для домашнего мастера самостоятельный монтаж крыши любой конфигурации может стать проблемой. Поэтому дальше мы пошагово разберем все этапы возведения двускатной конструкции, начиная с профессиональной терминологии и заканчивая обустройством кровельного пирога.

Что такое стропильная система?

Стропильная система для каркасного дома включает в себя кровельную конструкцию, имеющую различные параметры и особенности установки. Основа любой кровли – это стропильные ноги. Именно они формируют скат крыши. Нужны в этой системе и вертикальные опоры. Эти детали и элементы передают часть нагрузки на стены и колонны.

Также необходимы будут подкосы и наклонные детали. В стропильной системе затяжка используется только для уменьшения усилия при распоре. Данная деталь соединяет стропильные ноги между собой. Форму лучше выбирать треугольную, так как она будет отличаться высокой прочностью.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Стропильная система состоит из нескольких деталей, каждая из которых играет важную роль.

Кроме того, стропильная система двухскатной крыши может иметь дополнительные элементы, необходимые для укрепления конструкции:

  • подкосы – брусья, расположенные под углом между стропилами и затяжкой;
  • бабки – балки, установленные вертикально по центру стропильной системы (необходимы для крыш, ширина которых в пределах 6,0 – 7,5 м);
  • ригель – устанавливаемая параллельно затяжке балка, стягивающая стропильные ноги (применяется для кровель шириной до 6 м).

Конструкция

Чтобы делать все осознанно, необходимо разобраться со строением двускатной кровли и назначением всех ее элементов. Начнем по порядку.

Мауэрлат

Это большой брусок, закрепленный на несущих стенах по периметру здания. Именно на этот элемент приходится большая часть нагрузки от кровли. И именно мауэрлат передает ее на несущие стены.

Для этого элемента используют бруски квадратного сечения размером 100*100 мм или 150*150 мм. Их соединяют со стенами при помощи вмурованных шпилек. Если баня деревянная, то мауэрлатом обычно служит верхний венец. Для всех остальных видов стен делают пояс из армированного бетона, в который встраивают шпильки. Затем брус выбранного сечения «надевается» на шпильки и притягивается гайками. Иногда его еще дополнительно закрепляют длинными штырями.

Стропильная система двускатной крыши в разрезе, способы крепления мауэрлата и стропильных ног к нему

Так как толщина стен часто больше ширины мауэрлата, его с наружной стороны брус можно заложить кирпичами. Это сделает систему более надежной. Только древесину нужно обернуть двумя слоями рубероида — для защиты от влаги и гниения.

Стропильные ноги и конек

Конек — это горизонтальный деревянный брусок, расположенный в верхней точке кровли и соединяющий два ската. На него и на мауэрлат опираются стропильные ноги или стропила. Так как на конек приходится достаточно большая нагрузка, его нужно делать немалого сечения и выбирать древесину прочных пород.

Формулы для расчета высоту конька и длины стропильной ноги

Высота конька кровли определяется исходя из уклона кровли и ширины здания. Угол уклона кровли — величина, которая зависит от климатических факторов: если снега зимой много, то нужно делать скаты более крутыми. С них снег будет хорошо сходить. Если же в регионе сильные ветра, высокая кровля будет испытывать сильные нагрузки и ее может повредить.

Для средних условий оптимальным угол ската крыши порядка 35°-45°. Они и не сильно будет нагружаться ветром, и снег не будет сильно залеживаться. К тому же с таким углом можно выбирать любой тип кровельного покрытия: и любую из черепиц, мягкую кровлю, шифер, металлочерепицу.

Еще помните, чем выше поднят конек (круче скаты), тем больше будет площадь кровли. А это приведет к том, что затраты на покупку кровельных материалов и объемы работ будут большие.

Зная угол уклона и ширину вашей бани, можно посчитать высоту конька крыши. Для этого ширину здания нужно разделить на два (если конек будет посередине, а не смещен в одну или другую сторону) и умножить на тангенс угла уклона (первая формула на рисунке). Чтобы не искать в математических таблицах необходимый коэффициент, он выписан и сведен в простую таблицу.

Читайте также:  Как изготовить ферму из профильной трубы?
Угол уклона кровли 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Tg A (расчет высоты конька) 0,08 0,17 0,26 0,36 0,47 0,59 0,76 0,86 1 1,22 1,45 1,78
Sin A (расчет длины стропил) 0,09 0,17 0,26 0,34 0,42 0,5 0,57 0,64 0,71 0,77 0,82 0,87

Половину ширины дома умножаете на данный коэффициент. Получаете высоту конька для вашей бани. Например, ширина бани 4 метра, угол выбран 35°. Считаем:  4 м / 2 * 0,76 = 1,52 м — высота конька от перекрытия.

Устройство двускатной крыши

Теперь о стропильных ногах. Их делают из брусков сосны или ели, а лучше — лиственницы. Сечение 50*150 мм или 50*100 мм. Выбор толщины брусков зависит:

  • От выбранного кровельного материала. Чем больше он весит, тем толще должны быть бруски.
  • От климатических условий. Много снега или сильный ветер — берите более мощные.
  • От шага установки. Чем меньше шаг, тем более тонкие можно устанавливать стропила. Шаг может быть от 60 см до 120 см. В каждом случае нужно считать, но обычно получается, что выгоднее поставить чаще более тонкие бруски, чем реже, но более толстые — разница в стоимости пиломатериалов очень значительная. Она даже перекрывает большее количество работы при меньшем шаге установки стропил.

    Зависимость сечения бруса для стропил от расстояния и длины

Длина стропильной ноги высчитывается тоже по математической формуле: высота конька делится на синус угла наклона (вторая формула на рисунке). Синусы углов наклона тоже есть в таблице. Находите нужное значение и считаете. Например, для найденного нами конька 1,52 м и угла наклона 35° стропила будут нужны 1,52 м / 0,57 = 2,67 м.

Свес крыши и кобылки

Но кровля не заканчивается ровно над несущей стеной. Она продолжается за пределы стен примерно на 40 см. Этот выступ называют свесом крыши. Это сделано для того, чтобы вода стекала дальше от фундамента, не подмывала его. Потому и стропильные ноги берут длиннее. Если их длины не хватает, их доращивают досками, которые называют «кобылками».

Для организации свеса кровли к стропилам добавляют доски — кобылки

Начало работ

Работы над кровлей начинаются с устройства мауэрлата своими руками. Мауэрлат в каркасном строительстве часто заменяется на брус внешней обвязки, то есть брус, соединяющий все четыре стены дома в одну конструкцию. В качестве мауэрлата или верхней обвязки используется брус 100х150 или 150х150 мм. Подробнее об устройстве бруса верхней обвязки читаем здесь.

Когда эти работы выполнены, можно начинать выводить фронтон и приступать к устройству стропильной системы. Все работы могут выполняться своими руками, это не так сложно, однако один-два помощника вам все-таки потребуется.

Конструкция крыши

Вся обработка стропильных балок перед сборкой и установкой производится на земле. Желательно выбрать ровную площадку, на которой можно гораздо легче обрезать брус в нужный размер, сделать выпилы или пазы, просверлить крепежные отверстия. Когда элемент готов, его можно поднимать наверх и приступать к фиксации.

Устройство обрешетки

Изготовление двускатной крыши своими руками заканчивается устройством обрешетки под кровельный материал. Для этого по наружной стороне стропил раскатывается гидроизоляционная пленка или мембрана. Настилают ее в горизонтальном направлении. Начинают снизу, продвигаясь вверх. Второй и все последующие ряды укладывают с нахлестом не менее 15-20 см. Закрепляют маленькими гвоздями или скобами из скобострела.

После установки стропильной системы на ней закрепляют пленку или мембрану гидроизоляции, а поверх — обрешетку

Есть два способа — с контр-обрешеткой или без. Контробрешетка набивается по стропилам, а сверху уже бруски обрешетки. Так между гидроизоляцией и кровельным материалом образуется воздушный зазор. Это вариант лучше с той точки зрения, что просыхать такая крыша будет лучше и быстрее. А это для бань очень важно.

Устройство обрешетки

Без контробрешетки бруски набиваются сразу поверх гидроизоляции. Зазор тут есть тоже, но он меньше, следовательно, вентиляция будет хуже. Но и такой вариант приемлем: меньше расход материалов и работы тоже.

После изготовления обрешетки остается только закрепить выбранный кровельный материал.

Пример расчетов расходных материалов

В идеальном варианте, когда монтаж двухскатной крыши производится по проекту, делается выборка всех элементов конструкции с обозначением длины и количества каждой позиции. Применив систему рационального раскроя, суммируют объемы по:

  • Пиломатериалам (м.п.)
  • Утеплителю (м2)
  • Пароизоляционной мембране (м2)
  • Кровельное покрытие (количество в шт, м2)

Для наглядности расчетов примем за основу дом с конкретными размерами

  • Шириной (а) – 5 м
  • Длиной (в) – 8 м
  • Угол при вершине ( ) – 1200
  • Угол ската (А, С) – 300

Начинаем с расчета высоты крыши, она вычисляется следующим образом

h = ½ х а/ tg /2 = 0,5 х 5/ 1,73 = 1,44 мм

длина стропилы (АВ) согласно теореме прямоугольного треугольника, будет равна произведению ½ ширины дома деленное

на синус ½ угла при вершине

L(АВ) = 1/2 х а / sin /2 = 1/2 х 5 / 0,87 + 0,5 =2,87 м

К полученной длине не забываем прибавить длину карнизного свеса, он определяется в диапазоне 0,5 ÷0,8 м. Поэтому итоговый размер стропильной ноги будет равен 2,87 + 0,5 ÷ 0,8 = 3,37 ÷ 3,87 м (остановимся на варианте 3,5м)

Далее определяем площадь поверхности крыши

S поверх. крыши = а х L(АВ) х 2 = 5 х 3,5 х 2 = 35 м2

Это не итоговая цифра количества кровельного материала, который понадобится для покрытия крыши. К нему нужно будет добавить процент отхода исходя из раскроя по конфигурации крыши. Для каждого варианта он будет индивидуальным, поэтому конечный результат будет известен после конкретных расчетов.

Пиломатериал для обрешетки вычисляется тоже несложно. Шаг между обрешетинами (m) принимаем 300 мм. Общее количество

М = L(АВ) / m х в = 3,5 / 0,3 х 8 х2 = 187 п.м.

Доска для стропил вычисляем аналогичным образом. Задается шаг между стропилами, он может варьироваться от 600 до 1000 мм, учитывается сечение доски, вес кровельного пирога, не последнюю роль играет кратность, которую диктуют ширина теплоизоляционных матов и размер листов влагостойкой фанеры или плит ОСП при исполнении сплошной обрешетки.

Все остальные элементы рассчитываются по приведенной схеме.

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.

Соединение стропил с мауэрлатом

Существуют различные виды крепления, многое зависит от материала стен.

Крепление бывает жёстким или скользящим, съёмным или закрытым:

  1. Закрытое скользящее крепление представляет собой уголок с проушиной, который закреплён со стороны мауэрлата. К стропилу крепится формованная металлическая пластина, заранее продетая в проушину.
  2. Скользящее крепление открытого типа очень напоминает первый вариант. Отличие в том, что она не имеет проушины, а крепится металлическим уголком, который загибается через формованную пластину, прикреплённую к стропиле. Первый и второй вариант используется в случаях, если дом возведён из деревянных бревён, так как такие конструкции имеют подвижные стены, могут набухать или рассыпаться в зависимости от времени года. Чтобы каркас крыши не повело, данный вариант является оптимальным решением.
  3. Жёсткие крепления используются при строительстве из газоблочных блоков, газосиликата. Осуществляется за счёт стальных уголков толщиной 2 мм. Заранее делаются запилы в стропилах, которые становятся на мауэрлат, затем болтовым соединением с гайкой, а также саморезами прикрепляется уголок.
  4. Ещё один вариант, уголок с ребром жёсткости. Он крепится без запиливания, но с большим количеством саморезов.

Существуют также более старинные и бюджетные способы крепления, но не менее надёжные. Например, проволочная скрутка, скоба или подкладка из досок.

В чем сложность каркаса вальмовой кровли?

Свес крыши

Запил на ногах для крепления к мауэрлату

Скользящие крепления получаются благодаря специальному крепежу. Бывает одна, две либо три степени свободы этого сопряжения. Такое соединение отлично подходит для деревянных домов, так как жесткая фиксация во время усадки может сильно пострадать. Обеспечить подобное подвижное соединение можно несколькими способами.

Нога упирается в мауэрлат подшитым бруском либо выпиленным зубом и жестко фиксируется с помощью металлического уголка. Таким образом достигается жесткость крепления в горизонтальной плоскости. В верхней части ноги соединяются врубками, при этом на горизонтальной площадке делается скос, чтобы обеспечить скользящее соединение.

Скользящие крепления элементов

Сейчас остановимся на типовых узлах деревянной стропильной системы вальмовой крыши. Особенность такой кровли – наличие вальм. Подобный тип обладает рядом достоинств. Они более долговечны, так как нагрузка распределяется равномерно по всей поверхности, не боятся сильных ветров и осадков, экономичны. Однако более сложны в технологическом плане.

Типовые узлы вальмовой крыши

Состоит эта крыша из двух длинных трапециевидных скатов, при этом они не закрывают всю площадь, с торцов здания под наклоном устанавливаются треугольные вальмы. В этом случае появляются типовые элементы – дополнительные накосные стропильные ноги, из которых и формируются торцевые скаты. Соединение диагональных балок может быть различным. Пользуются популярностью как висячие фермы, так и наслонная конструкция, фиксирующаяся к мауэрлату.

Кровля из трапециевидных скатов и треугольных вальм

Если стропила скатов опираются на конек, то накосные ноги при этом должны прилегать к консоли конькового прогона. Очень важно, чтобы выпуск консоли был не менее 100 мм, но и не более 150 мм. Нижняя часть диагональных стропил фиксируется к мауэрлату либо специальной балке на стене дома. Иногда для изготовления стропильных ног используют деревянный брус, в этом случае накосные элементы фиксируются к специальной доске (прибоине), закрепленной на ферме.

  1. Узел крепления к балке. Стропильную ногу необходимо прикрепить к балке с помощью зуба с шипом (в стропиле) и гнезда (в балке). При этом гнездо должно иметь глубину, которая будет составлять 25-30% от объема балки. Если речь идет о крыше с углом наклона в менее чем 35°, используется узел с двумя шипами. Для создания конструкции применяются металлические шурупы, гвозди, уголки, болты, а также деревянные косынки, шипы и брусья.
  2. Узел крепления к мауэрлату. Для крепления делается запил, или седло на стропиле, далее соединение фиксируется с помощью гвоздей, скоб и проволоки. Два гвоздя скрещивают между собой, а между ними по центру забывают третий. Так происходит крепление стропил двухскатной крыши и мауэрлата.
  3. Узел конькового соединения. Можно крепить встык, внахлест и на коньковой брус. Чаще всего это делают внахлест, в этом случае стропильные ноги соприкасаются между собой не торцами, а плоскостями. Крепление происходит при помощи шпильки, гвоздей или болта.

узел крепления к балке

узлы крапления к мауэрлату и коньку

Различают 2 типа каркаса для двухскатной крыши: наслонный и висячий. Первый рекомендуют, когда в строении есть несущие внутренние стены. При устройстве такой системы, по центру устанавливают вертикальную балку, через которую вес кровли передается нагруженной стене, находящейся посредине здания. Обычно такое решение принимают, когда между наружными стенами здания больше 10 м.

В домах, ширина которых не превышает 10 м, обычно нет внутренних нагруженных стен. В этом случае устанавливают висячие стропила, которые опираются на несущие наружные стены. При этом возникают, негативно действующие на стены, распирающие усилия. Чтобы свести на нет это явление, между стропильными ногами монтируют нижние и верхние затяжки таким образом, чтобы образовался треугольник. Иногда в качестве нижних затяжек используют балки перекрытия, что дает возможность устроить на крыше мансардное помещение.

Двухскатная крыша: популярное решение при строительстве домов с жилым чердачным помещением

Материалы для изготовления конструкции ↑

Как вы уже поняли, основной материал, из которого изготавливают стропила – это дерево. Поэтому для продления срока службы еще во время проектирования предусматриваются различные способы как конструктивного, так и защитного характера.

Для укрепления конструкции в местах соединения дерева с кирпичом используются прокладки из водоизоляционного материала. Со стороны кровли следует уложить и держать в сохранности влагоизоляционный материал, а со стороны помещений – пароизоляционный. Чтобы пары влаги своевременно выводились, необходимо оборудовать вентиляционные зазоры. Непосредственно древесину нужно обработать антисептиками и биозащитными средствами.

Раньше детали стропил изготавливались из бревен или полубревен. Сейчас многие строители считают более правильным вариантом применение прямоугольного бруса с сечением, которое зависит от нагрузок. Породы, использующиеся для древесины, преимущественно хвойные: ель, сосна или лиственница. Влажность допускается в пределах 20%.