Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

Ширина. От основания вычисляется ширина кровли:

• Монтаж конструкции на большие балки позволяет сформировать необходимый свес, это в свою очередь определяет габариты.
• Монтаж системы на мауэрлат высчитывается сложением проекций свеса и ширины коробки.

Монтаж материалов на мауэрлат также должен проводиться по предварительным расчетамИсточник builderclub.com

Мауэрлатом выступает венец, который делается из прочного бревна или широкого бруса. Карнизные свесы могут делаться из стропильных ног, также для этого может использоваться кирпичный выступ. Ширина свеса вычисляется из выбранного типа кровельного материала и стен. Для шифера свес до 10 см, керамической черепицы до 60 см, профлиста до 50 см, битумной черепицы до 40 см. при увеличении свеса требуется его усиление, например, опорными столбами или подкосами.

Определение уклона. Расчет размера крыши двускатной осуществляется с определением угла наклона скатов, который может составлять 10-60 градусов. В основном используют равное значение для обеих сторон. Эффекта симметрии добиваются благодаря созданию разноразмерных скатов.

При определении крутизны скатов учитывают следующие факторы:

• Покрытие, свес и обрешетка. Тип кровли влияет на выбор технологии сборки и обустройства основы.
• Вес кровли и пирога. Покрытие дает нагрузку на основание, чем больше уклон, тем меньше нагрузка на перекрытие.
• Климатические условия региона. Крутые крыши быстро отводят воду и снег, но они подвергаются действию ветра.

Рассчитывая крутизну скатов, берут во внимание будущий «пирог» покрова крышиИсточник goldkryshi.ru

Эти факторы имеют большое значение на выбор угла наклона, и они учитываются при проведении всех расчетов.

Высота конька. Чердак в основном используется для обслуживания крыши. По требованиям безопасности от перекрытия до вершины должно быть не меньше 1,6 м. При такой высоте удобно проводить осмотр кровли и она полностью соответствует противопожарным требованиям.

Расчет расходных материалов. Особенности возведения подобной крыши накладывает некоторые коррективы на первоначальный расчет требуемых материалов.

При возведении кровли первоначальный расчет материалов может потребовать коррективовИсточник yandex.ru

Однако в предварительной смете надо учитывать следующие материалы для:

• мауэрлата и лежня – пиломатериал сечением 100х150-200х200 мм, дополнительный запас 5%;
• стропилин – пиломатериалы 25х150-100х150 мм, запас до 20%;
• опоры, затяжки, подкосы – бруски или доски 50х100-100х100 мм, запас до 10%;
• обрешетка – зависит от покрытия, может быть сплошной или разреженной;
• гидроизоляция – в рулонах, метраж определяется исходя из крутизны и типа кровли;
• кровельное покрытие – учитывается площадь скатов;
• обшивка свесов и фронтонов;
• расходный материал (саморезы, анкеры, уголки, шпильки, гвозди и так далее).

дополнительно необходимо наличие некоторых фасонных элементов, при помощи которых делаются сквозные проходы через крышу. Для теплого типа кровли дополнительно учитывается тепло- и пароизоляция, контробрещетка и внутренняя обшивка.

Видео описание

Пример расчета материалов для крыши на онлайн-калькуляторе в видео:

Специалисты для проведения таких операций используют формулы расчета двускатной крыши. В других случаях применяют специальные онлайн калькуляторы

Однако в независимости от выбранного варианта очень важно работать с мастером в данной сфере. В процессе проведения расчетов требуется помнить о многих важных нюансах, которые могут иметь большое значение на конечный результат

Допущенная одна ошибка в расчетах может привести к серьезным проблемам. В лучшем случае придется просто докупить материал, в худшем – потребуется перестройка конструкции. Иногда допущенные ошибки ведут к тому, что уже в скором времени может потребоваться капитальный ремонт всей крыши и замена подкровельных материалов.

Допущенные ошибки при расчете и возведении крыши впоследствии могут обойтись дорогоИсточник pinterest.com

Заключение

Рассчитать двускатную кровлю с необходимым количеством материалов и конструкцией самостоятельно невозможно. Используя онлайн-калькуляторы можно примерно узнать все необходимые параметры. Однако точные данные смогут предоставить только специалисты. Работа с мастером позволит добиться лучшего результата, безопасной кровли, которая прослужит много лет. Лучше заранее договориться с мастером и вместе провести все расчеты, указать те параметры, которые вы хотите и озвучить свое виденье будущей кровли. Немаловажными будут советы специалиста, который предложит самый оптимальный и выгодный вариант.

Проектирование системы

Чтобы правильно создать макет системы, важно учитывать:

• шаг установки стропил;
• нагрузку на строение и конструкцию;
• сечение стропил;
• материал, который будет использоваться для создания кровли;
• тип конструкции;
• углы скатов крыши
• размеры строения в целом;
• климатические условия региона.

Схема расчета стропил

Чем точнее будет произведен расчет и правильнее будет спроектирована система стропил, тем прочнее и надежнее получится вся конструкция. Для удобства можно воспользоваться существующими онлайн-калькуляторами, что актуально для тех, кто не дружит с точными науками, или для начинающих мастеров.

Стропильная система двускатной крыши

Особенности стропильной системы

Устройство

Двускатная (щипцовая) крыша образована двумя наклонными поверхностями (скатами), имеющими прямоугольную форму. Основой крыши является каркас, который и называется стропильной системой.

В первую очередь давайте разберемся, из каких деталей состоит стропильная система двускатной кровли, и как она устроена.

Конструкция включает в себя следующие элементы:

Мауэрлат. Служит основой конструкции. Задача мауэрлата заключается в равномерной передаче нагрузки от крыши на стены дома.
Кроме того он выполняет еще одну важную функцию — обеспечивает крепление всей крыши к стенам. Как правило, мауэрлат для двускатной крыши делают из бруса сечением не менее 100х100, который крепится к стенам по периметру строения;

Мауэрлат — основа всей конструкции

Крепление мауэрлата к стенам осуществляется при помощи анкеров или стержней (шпилек);

Стропильная нога или просто стропило. Это, можно сказать, основной элемент, который формирует каркас кровли.Стропильные ноги устанавливаются попарно друг напротив друга и формируют треугольник. Как правило, их делают из бруса сечением 50х150 или 100х150 мм.

Стропильные ноги формируют скаты крыши

Пара стропил называется стропильной фермой. Этот элемент кровли обеспечивает равномерную передачу нагрузок, возникающих от веса крыши, ветра и осадков, на мауэрлат;

Коньковый прогон. Эта деталь служит вершиной двухскатной крыши, правда, в некоторых случаях вершины образуют стропила, а коньковый прогон устанавливается под ними.
В любом случае эта деталь представляет собой балку, которая связывает отдельные стропильные фермы в единую конструкцию.
Надо сказать, что помимо конькового прогона иногда фермы соединяют и обычными прогонами, т.е. балками, которые располагаются на плоскости скатов, как показано на схеме выше.

Коньковый прогон объединяет стропильные фермы в единую конструкцию

• Стойки. Вертикальные элементы конструкции, которые передают нагрузку от стропил внутренним стенам;
• Лежень. Представляет собой балку, которая равномерно распределяет нагрузку от стоек на внутренние стены;
• Затяжка. Деталь, которая соединяет стропила в нижней их части, образуя треугольник;
• Верхняя затяжка (ригель). Соединяет стропила в верхней части;

Подкосы передают нагрузку от ферм на затяжку

• Подкос. Элемент фермы, придающий ей жесткость. Подкосы передают нагрузку от стропильных ног на затяжку или лежень;
• Кобылки. Служат продолжением стропильных ног за пределами стен, образовывая свес крыши;

Кобылки служат продолжением стропил для обеспечения свеса крыши

Обрешетка. Доски, которые монтируются параллельно коньковому прогону, и связывают стропильные фермы. Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала.
Шаг обрешетки зависит от типа кровельного покрытия.

Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала

Некоторые материалы, такие как битумная черепица, требуют сплошной обрешетки. В этом случае доски монтируются вплотную друг к другу либо обшивка осуществляется листовыми материалами, такими как фанера или OSB.

Некоторые строительные материалы требуют монтажа сплошной обрешетки

Надо сказать, что устройство стропильной системы двухскатной крыши может различаться. Об основных возможных вариантах поговорим ниже.

Разновидности двухскатной стропильной системы

Двухскатные крыши бывают двух типов:

С висячими стропилами. Используются в тех случаях, когда расстояние между внешними стенами не превышает 10 м, и между ними нет внутренних стен. Висячие стропила снизу опираются на мауэрлат, а сверху — друг на друга.

Висячие стропила не имеют стоек

Таким образом, ферма с висячими стропилами создает распирающую нагрузку, и передает ее на стены. Для снижения этой нагрузки используются затяжки, которые стягивают стропильные ноги;

Наслонные системы могут иметь различную конструкцию, но в любом случае часть нагрузки их стропил передается на внутренние стены

С наслонными стропилами. Такая конструкция подразумевает использование стоек и лежня (иногда несколько лежней), которые передают нагрузку от стропильных ног на внутренние стены дома.
Подобная конструкция оправдана, если наружные стены располагаются на расстоянии более 10 метров и имеют внутренние стены.

Разновидности конструкций висячих стропил

Выбор той или иной схемы для устройства висячих стропил зависит пролета между несущими стенами. Чем больше это расстояние, тем сложнее конструкция и большее количество дополнительных элементов требуется.

Базовая трехшарнирная треугольная арка

Это основа всей конструкции, имеет форму треугольника. Собирается из двух стропильных ног, которые скрепляются в коньке. Нижние части соединяются деревянной затяжкой. Максимально допустимая высота в коньке равна шестой части длины пролета. При этом такую конструкцию разрешается использовать только в зданиях между стенами которого не больше 6 метров.

В таком изделии стропила испытывают только изгибающие нагрузки, а затяжка — растягивающие. В основании разрешается использовать металлический прут, или тяж. Но обычно оставляют дерево, так как оно выполняет роль балок для чердачного перекрытия.

Шарнирная арка с бабкой

Такая система применяется в зданиях с пролетом больше 6 метров. Затяжка такой длины будет сильно прогибаться, а чтобы избежать этого используют бабку. Обычно подвес изготавливают из бруса, но в некоторых ситуациях берут металлический прут. Элемент из металла хорошо переносит растягивающие нагрузки, имеет небольшой вес.

При помощи бабки кровельщики настраивают степень прогиба горизонтальной части. На такой длине затяжку делают из двух равных частей, и стыкуют их точно под подвесом. Применяют разные соединения узлов: косые или прямые прирубы, закрепленные болтами. Между собой подвес и затяжку закрепляют хомутом.

Шарнирная арка с приподнятой затяжкой

Этот вариант подразумевает установку затяжки недалеко от конька. Хотя в этом положении деталь испытывает большие нагрузки, но так появляется возможность обустроить мансардный этаж. Настроить высоту потолков можно поменяв высоту крепления затяжки.

В такой ситуации стропилины приходится опираться на мауэрлат. Так как с увеличением нагрузки, повышением влажности и температуры меняются размеры балок используют скользящее соединение. Они изготавливаются из металла и крепятся напрямую к мауэрлату и стропилам. Благодаря такой конструкции крыша сохраняет свою геометрию и может «дышать».

Зимой, на скатах, висячие стропила с затяжкой испытывают различную снеговую нагрузку. Из-за этого появляется угроза перекоса и появления протечек. Поэтому в подобных конструкциях концы стропил выносят за пределы стен.

При устройстве мансардного этажа с приподнятой затяжкой, балка служит основой для крепления потолка. Для того чтобы она не провисала используют более толстые брусья. В некоторых ситуациях устанавливают подвесы, соединяющие затяжку и конек. Если балка слишком длинная используют несколько навесных креплений.

Шарнирная арка с ригелем

Единственное отличие в этой конструкции от предыдущей заключается в способе реализации узлов крепления стропильных ног. Они жестко закрепляются на мауэрлате и больше не могут свободно менять свое положение. Для этого используют гвозди, саморезы, металлические накладки.

В связи с изменением способа крепления, действие нагрузок так же изменяется. Теперь стропила распирают несущие стены. Из-за этого затяжка начинает испытывать сжатие и в такой позиции она называется ригелем.

Если расчеты показывают большую нагрузку, тогда в дополнение к крыше с ригелем в нижней части конструкции устанавливают классическую затяжку. В таком случае крепление к мауэрлату не понадобится. Получается первая описанная конструкция с дополнительной балкой под коньком.

Арка с бабкой и подкосами

Пролеты длиной до 9 до 14 метров требуют усиление конструкции подкосами. В этой ситуации начинают прогибаться стропильные балки. При наслонной конструкции крыши подкосы упирают во внутреннюю несущую стену. В нашем случае единственным доступным упором является бабка. Тут изменяются все нагрузки, действующие на каркас: стропила давят на подкосы, они растягивают подвес и притягивают конек, далее нагрузка распределяется по стропилам, сжимая их.

Все схемы висячих стропильных систем требуют точного расчета, учитывающего внешние и внутренние нагрузки. Единственным недостатком можно считать сложность монтажа. Приходится либо подавать готовые конструкции краном, либо собирать их на высоте. Но, в некоторых ситуациях других вариантов собрать крышу нет.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Что это такое?

Стропила — это один из самых важных видов строительных конструкций. Они используются в любой скатной кровле. Система включает наклонные стропильные ножки, вертикальные стойки и подкосы наклонного типа. По мере надобности стропила «связывают» в нижней части горизонтально расположенными балками. Устройство стропильных элементов сильно различается в отдельных случаях; способ «опирания» отличается в зависимости от материала здания.

Каждый конкретный тип стропил имеет свои сильные и слабые стороны. Разница между ними обусловлена в первую очередь способом опирания и тем местом, куда это опирание производится. Непременно смотрят также и на основной материал здания, во многом определяющий выбор подпорок под крышу и их организацию.

На выбор формата также влияют:

• финансовые ограничения;
• предполагаемое использование самого дома и особенно его верхней части (чердака или мансарды, а иногда их отсутствие);
• интенсивность осадков и их распределение по временам года;
• ветровые нагрузки.

Начальный этап монтажа висячих стропил

Монтаж висячих стропил

На начальных этапах монтажа стропильной системы следует после укрепления мауэрлата соорудить леса (в том числе передвижные), которые являются необходимым элементом для подъема на кровлю или другую необходимую высоту не только рабочих, но и материалов, которые должны находиться всегда под рукой.

Сечение бруса для стропил должно быть  не менее 200 мм?50 мм . Если сечение балки будет меньше, тогда в стропила могут провиснуть в процессе дальнейшей эксплуатации. Следует также обработать все деревянные элементы конструкции раствором специального антисептика, который предохранит древесину от разрушения.

Правила монтажа стропил висячего типа

• К монтажу стропильной системы переходят после завершения установки мауэрлата.
• Сначала необходимо возвести леса для облегчения подъема на кровлю. Могут устраиваться также передвижные системы. С их помощью осуществляется доставка материала на требуемую высоту.
• Оптимальным сечением бруса для висячих конструкций являются параметры 200 х 500 мм (минимум). При использовании материала с меньшим сечением возрастает вероятность провисания стропил во время эксплуатации.
• Все используемые деревянные детали до начала монтажа должны быть обработаны особым антисептическим раствором – это необходимо для предупреждения гниения древесины.

Применение висячих стропил

Основное применение такой стропильной системы заключается в возможности использования при отсутствии в сооружении внутренних несущих стен. Подобная конструкция не обладает центральной опорой, а местом сочленения с сооружением служат стены здания. Второй конец висячих стропил имеет опору на верхних краях встречных стропил.

Кроме того, для стропильных ног висячих конструкций характерно полное отсутствие создания горизонтальных нагрузок, что обусловлено обеспечением распорного напряжения не передающегося на стены здания. Чтобы уменьшить усилия требуется применять специальные затяжки. Основное предназначение этих затяжек заключается в объединении нескольких конструкционных элементов.

Наиболее востребованы стропила висячие для создания сложных кровельных конструкций.

Немного о том, как рассчитываются висячие стропила

Висячие стропила, их конструкция и узлы требуют точного расчёта, потому что представляют собой сложную систему. На этапе проектирования нужно учесть множество факторов и все эксплуатационные особенности здания. Ошибочные данные могут привести к деформациям кровли и даже к её обрушению.

Висячие стропила – достаточно сложная конструкцияИсточник th.decorexpro.com

Расчёт висячей стропильной системы лучше доверить профессионалам. Но можно использовать уже готовый проект постройки. Для того же, чтобы примерно прикинуть расходы на создание такой крыши и сравнить технологии, можно воспользоваться онлайн калькулятором стропильной системы. В интернете таких сервисов достаточно много.

Для расчёта необходимы такие параметры:

• Габариты перекрываемого помещения;

• Наличие мансарды;

• Максимальная нагрузка на кровлю в вашем регионе;

• Угол уклона скатов крыши;

• Материал, из которого состоят стены;

• Предполагаемый тип кровельного покрытия.

Результатом расчёта будут такие параметры, как сечение стропил, величина шага, а также тип и форма ферм.

Материалы изготовления

В жилых частных домах преимущественно используются деревянные стропильные системы. Конструкции на основе металлических блоков востребованы главным образом при значительной величине пролетов и при мощных кровельных нагрузках. Это уже скорее черта производственного сооружения. Стоимость металлических конструкций довольно велика, однако по надежности они сильно выигрывают у деревянных аналогов. Чаще всего за основу берут швеллеры.

Причина их популярности — экономичность и легкость производства. В некоторых случаях за основу берут бревна, вырабатываемые из стволов сечением от 10 до 20 см (дерево предварительно зачищают и обрабатывают). По соображениям прочности иногда используют также стропила из клееного бруса, который в плане напоминает прямоугольник либо квадрат — такое строение упрощает выкладку на обрешетку.

Разновидности конструкций висячих стропил

Различают следующие типовые конструкции висячих стропил:

1. Трехшарнирная треугольная арка

Висячие стропила с затяжкой выполняются в форме замкнутого треугольника. В такой системе на изгиб работают стропила, а затяжка работает на растяжение. Минимальная высота подъема конькового прогона составляет не менее 1/6 длины арочного пролета. Такую конструкцию применяют для мансардного чердака, где на затяжку возлагается роль чердачного перекрытия. Для того чтобы уменьшить изгибающий момент, концы стропильных ног упирают с эксцентриситетом (небольшое смещение, расстояние) относительно их продольных осей.

Треугольная трехшарнирная арка с бабкой или подвеской

При длине пролета более 6 метров становится проблематичным использование цельного бруса, также возникает существенный прогиб от собственного веса затяжки. В таком случае, её подвешивают к коньку, а подвеску изготавливают деревянной и называют бабкой, либо железной и называют тяжем. Необходимая длина затяжки достигается путем состыковки более мелких элементов, которые крепятся на хомуте подвески при помощи косого или прямого сруба и болтов.

Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой

Висячие стропила с приподнятой затяжкой часто применяют при использовании чердачного помещения под мансарду. В такой схеме затяжка крепится не внизу стропильных ног, а продвигается вверх и чем больше высота подъема затяжки, тем большее растягивающее напряжение она испытывает. В мансардном помещении такая затяжка играет роль балки потолочного перекрытия и не несет на себе полезной нагрузки. Эта затяжка может быть защищена от провисания с помощью установки подвески.

Треугольная трехшарнирная арка с ригелем

В этой схеме нижний опорный узел меняется с ползуна на шарнирно неподвижную опору. Стропильная нога делается с врубкой в мауэрлат, что делает всю арку устойчивой конструкцией. В такой системе приподнятая затяжка меняет направление своей работы с растяжения на сжатие и называется ригелем.

Треугольная трехшарнирная арка с подвеской и подкосами

С увеличением длины стропил возрастает и их прогиб. Для предотвращения прогиба стропила подпирают подкосами. Так как, в отличие от наслонной системы, низ подкосов упереть просто некуда, то их упирают в бабку. Получается достаточно прочная конструкция с круговой передачей нагрузок: стропила давят на подкосы, подкосы растягивают подвеску, подвеска тянет вниз верхушку стропил и коньковой прогон, подкосы сжимаются стропилами.

Карнизный узел (место соединения стропила с затяжкой) имеет несколько вариантов реализации: ортогональная лобовая врубка (с одинарным или двойным зубом), пластинчатое и дощатое крепление.