Деревянные стропила для крыши: конструкция, устройство, расчет стропил из дерева

Стропильная система — основа для кровли, как фундамент для дома. Рассмотрим, какими бывают стропильные системы и как избежать ошибок в их устройстве.

Даже если Вы собираетесь нанимать строителей для этой работы, не лишним будет проконтролировать их «знание предмета» и ход работ.

Прогоны и стойки в стропильных системах

Основными элементами подстропильной конструкции, направленной вдоль здания, являются долевые балки — прогоны. Прогоны покрытий предназначены для передачи действующих нагрузок (собственный вес, вес кровли, ветровые и снеговые нагрузки) на несущие конструкции.

  1. В чердачных крышах прогоны опираются на торцевые (боковые) и внутренние несущие стены или стойки, передающие давление от веса крыши на внутренние стены или столбы.
  2. В бесчердачных крышах прогоны опираются на несущие конструкции стен, ригелей или непосредственно на столбчатые фундаменты.
  3. В подвесных перекрытиях прогоны подвешивают к конструкциям колон и ферм.

Схема Расчет стропильной ноги для крыши с затяжкой.

Таблица 1 к схеме 1 (L1 = 3м).

Нагрузка на крышу, кг/м2

Длина проекции стропила

«L1», м

Угол наклона стропила «?», в градусах

Шаг стропильных ног,

«S», м

Сечение стропила,

см

Длина стропила,

«L», м

Максимальное расстояние между опорами стропила,

«L2», м

Высота крыши,

«Н», м

Высота положения затяжки,

«а», м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

160

3

25

1,8

5х12

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х13

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х13

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х14

3,90

2,60

2,5

1,70

45

5х16

4,25

2,85

3,0

2,0

194

25

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х14

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х15

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х16

4,25

2,85

3,0

2,0

238

25

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х15

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х16

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х14-2шт.*

4,25

2,85

3,0

2,0

279

25

5х14

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х15

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х16

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х17

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х15-2шт.*

4,25

2,85

3,0

2,0

279

25

1,5

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х15

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х16

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х17

4,25

2,85

3,0

2,0

Конструктивные части системы

Конструируя стропильные системы, необходимо знать, из каких элементов они состоят, а также какие функции возлагаются на каждый из них:

  • Основанием всей стропильной конструкции можно считать мауэрлат. Это брус, который воспринимает нагрузку от стропил и всей крыши и, равномерно распределяя, передаёт её на стены дома.
  • Стропило или нога стропильная – это базовый элемент, формирующий скат крыши. Между стропилами прокладывается теплоизоляционный материал. К нему крепятся другие конструктивные слои крыши — обрешётка, гидроизоляция, пароизоляция, покрытие.
  • Прогон – это деталь для скрепления стропильных ног или для опирания некоторых конструктивных частей. Так, коньковый прогон или конёк фиксирует стропила в верхней части, не позволяя каждому из них отклоняться от вертикальной оси. На прогон можно опирать коньки нижних скатов, слуховых окон. В ломаной крыше боковые прогоны позволяют сформировать излом ската.
  • Затяжка нужна для соединения парных стропил в средней части с целью получения жёсткой конструкции.
  • Подкосы и стойки выполняют функции дополнительных опорных элементов для стропил. Фактически они делают стропила более устойчивыми. Стойки опираются на лежень – брус, который лежит в основании конструкции и проходит параллельно коньку.
  • Кобылка – это брус меньшего, чем у стропил, сечения, который крепится к низу стропильной ноги и нужен для формирования крышного карнизного свеса.
  • Конёк – это линия, по которой стыкуются два ската крыши. Конёк нужно особо тщательно защищать от протечек, а для усиления этой части в ней делается сплошная обрешётка.
  • Обрешётка – это система брусков или досок, которая набивается поперёк стропил с определённым шагом или сплошным слоем. Обрешётка служит опорой для кровельного покрытия и равномерно распределяет и передаёт нагрузку от покрытия и погодных воздействий на стропильную систему.
  • Свес крыши по фронтону нужен для защиты стен дома от осадков. Свес может формироваться за счёт выпуска брусков обрешётки за плоскость крыши или посредством укладки более длинного конька и прогонов.
Конструктивные части системы

В некоторых постройках могут использоваться не отдельные стропильные пары, а целые фермы. Стропильная ферма состоит из пары стропил, соединённых в нижней части растяжкой, стоек и подкосов. Такие фермы позволяют распределить нагрузку от крыши на внешние стены, то есть внутренние несущие стены не нужны (в противоположность случаям с использованием стоек, опирающихся на лежни). Шаг между фермами зависит от расчётов. Нижний пояс фермы является потолком чердачного помещения или верхнего этажа.

Популярная БК выпустила приложение, официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по ссылке без регистрации и абсолютно бесплатно.

Основные виды крыш по конструктивному исполнению

Перед установкой нужно выбрать оптимально подходящую стропильную систему для кровли. Наибольшим спросом среди частных застройщиков пользуются скатные конструкции следующих видов по форме:

  • 1-скатные;

  • 2-скатные;

  • мансардные (ломаные двускатные);

  • шатровые;

  • вальмовые;

  • полувальмовые.

Рисунок 1. Основные виды крыш по конфигурации

Наиболее простыми по конструкции являются односкатные кровельные системы. При этом они требуют минимум финансовых и трудовых вложений на устройство. Однако учитывайте, что в здании с такой крышей невозможно обустроить полноценный чердак или, тем более, мансардный этаж.

Одни из самых популярных на сегодня крыш – двускатные и мансардные. Это обусловлено возможностью обустроить просторный чердак или большую мансарду. На такие конструкции расходуется меньше кровельного покрытия, однако требуется возведение фронтонов по торцевым сторонам дома. Также привлекает минимальная сложность монтажа.

Рисунок 3. Внешний вид двускатной (сверху) и мансардной крыши (снизу)

Шатровые кровли, как правило, имеют 4 ската в виде равнобедренных треугольников, сходящихся в одной точке сверху. Гармонично смотрятся на одноэтажных домах в классическом стиле. Характеризуются сложной стропильной системой, но повышенной устойчивость к ветровым нагрузкам.

Вальмовые и полувальмовые кровли тоже отличаются сложностью устройства, большим количеством конструктивных элементов в стропильной системе. Требует профессионального подхода к монтажу, без наличия определенных навыков самостоятельно построить качественную и надежную конструкцию будет очень сложно.

Рисунок 6. Полувальмовая крыша

Виды стропильных систем: выбираем подходящую

Двускатные крыши по типу стропильной системы подразделяются на наслонные и висячие. Первые предполагают монтаж стоек и общего лежня, крепящегося к мауэрлату, вторые характеризуются наличием затяжки между основанием стропил.

Висячие стропила применяются для небольших строений без внутренних несущих стен, наслонные – для зданий с несущей средней перегородкой. Выбор стропильной системы зависит от размеров дома, предполагаемого угла наклона ската и кровельных материалов, что вкупе определяет величину нагрузки на всю конструкцию. Правильно выбрать вид системы и сделать точный расчет может только профессиональный строитель.

Основные элементы стропильной системы деревянной крыши

Стропильная система — индивидуальная конструкция. Все зависит от формы крыши и ее размеров. К обязательным элементам деревянной системы относят:

  • Мауэрлат – представляет собой фундамент всей кровельной системы, равномерно распределяющий нагрузку от крыши на стены дома.

  • Стропильные ноги – определяют внешний вид всей крыши, угол наклона скатов, обеспечивают жесткость конструкции.

  • Прогон – элемент который соединяет стропильные «ноги». Бывают коньковые прогоны – расположены в верхней части, боковые – в боковой части.

  • Затяжка – соединительный элемент стропил, не позволяющий им разъезжаться.

  • Стойки и кровельные подкосы. Необходимы для придания основным стропилам устойчивости.

  • Лежень – расположен параллельно коньку, в него упираются стойки и кровельные подкосы.

  • Обрешетка – брус или доска, набитая строго перпендикулярно стропильным ногам. Именно обрешетка несет нагрузку от кровельного покрытия.

  • Кровельный конек – место, где соединяются два ската. В месте конька обязательно набивается сплошная обрешетка.

  • Кобыль – встречаются не на всех крышах, представляют собой свес.

  • Свесы крыши – защищают стены дома от попадания на них влаги.

Отдельно необходимо отметить стропильную ферму, в данный узел входят растяжки, стойки, раскосы. Данная конструкция деревянной крыши перераспределяет нагрузку, в результате чего на стены лишнего давления не оказывается. Расстояние между несколькими фермами может быть разным, определяется расчетами.

Конструкция наслонных стропил

Наслонные стропила концами опираются на стены здания, а средней частью — на промежуточные опоры. В качестве промежуточной опоры может использоваться центральная стена здания.  Наслонные стропила устраивают в том случае, если расстояние между опорами не превышает 6,5 м. Наличие дополнительной опоры позволяет увеличить ширину, перекрываемую наслонными стропилами до 12м, а двух опор — до 15м.

Стропильные ноги висячих стропил, упираясь друг в друга в коньке, создают значительное горизонтальное давление, которое передается стенам. Нижний пояс стропильной фермы (затяжка) гасит распор.

В деревянных строениях стропильные ноги опираются на верхние венцы (рис. 3), в каркасных — на верхнюю обвязку (рис. 4). В каменных домах в качестве опоры для стропильных ног используется мауэрлат — брусья толщиной 140—160 мм (рис. 5).

 (рис. 3) Опирание наслонных стропил в деревянных брусчатых или рубленых зданиях: 1 — шип; 2 — стропильная нога

 (рис. 4) Опирание наслонных стропил в деревянных каркасных зданиях: 1 — балка перекрытия; 2 — стропильная нога

 (рис. 5) Опирание наслонных стропил в каменных зданиях: 1 — мауэрлат; 2 — стропильная нога; 3 — затяжка; 4 — чердачное перекрытие

Есть два варианта устройства мауэрлата: по всей длине соответствующих стен или локально в месте прохождения стропильной ноги. Чтобы избежать провисания стропильной ноги, следует устраивать в стропильной ферме специальную решетку, состоящую из стойки, подкосов и ригеля.

С ригелем стропильные ноги соединяются методом врубки вполдерева.

Крыша должна защищать стены здания от пагубного воздействия дождя и снега. Для реализации данной функции используется карнизный свес, который должен иметь длину не менее 550 мм (7).

Как рассчитать угол

Наклон ската применяется при расчетах элементов стропильной системы. Он определяется в градусах или процентах, поэтому нужно провести некоторые математические действия.

Двускатная крыша в разрезе представляет собой равнобедренный треугольник (если скаты одинаковые). Ее условно можно разделить на 2 прямоугольных треугольника. Одна из сторон Н — высота до уровня конька, другая L — половина пролета дома. Они измеряются по готовым стенам и фронтону. Требуется рассчитать длину стропила B, которую можно найти исходя из тригонометрических формул.

Тангенс угла ската относительно горизонтали:

tgα= H/L

По таблице Брадиса или помощью с инженерного калькулятора находим соответствующее значение угла в градусах. Например, высота крыши 3 м, ширина дома 9 м, половина пролета 9/2=4,5 м.

tgα=3/4,5=0,6667

Этому тангенсу соответствует угол 34°, то есть крыша имеет средний уклон. Можно использовать функцию косинуса и посчитать длину стропила как B= L / соs 34° = 4,5/0,829=5,42 м.

Также информация об угле наклона нужна, чтобы сориентироваться в кровельных материалах.

Для расчета длины стропил ( и проверки) можно воспользоваться вторым способом — теоремой Пифагора:

B²=H²+L²= 9+20,25=29,25, откуда B =√29,25=5,41 м — длина стропила (без свеса).

Чтобы исключить попадание осадков на стены, нужно добавить не менее 40 см для свеса. Получаем для своего здания минимальную длину стропил 5,81 м при угле наклона ската 34°. Для удобства можно принять B=6 м, чему соответствует стандартная доска.

Распорная система

Распорную систему мы имеем возможность создать, применяя несколько безраспорных стропильных систем с заменёнными в них различными степенями систем. Получаем шарнирную опору для использования её в качестве распорной системы, крепко-накрепко зафиксированной гвоздями. Все составляющие системы остаются неизменны, даже напряжения стропильных систем и соответственно изгиба. Но в этой ситуации образуется распор, который раздвигает стенки постройки.

Распорная система

Система, имеющая в своём составе разные виды стропил, называется смешанной. Зато распорная система обладает высокой устойчивостью к различным нагрузкам, только мауэрлат нужно обязательно зафиксировать на поверхности стены сооружения.

Распорная система

Чтобы значительно снизить распор на стенки, рекомендуется установить прогоны, обязательно жёсткие, которые можно получить, если добавить побольше стоек или балок.

Распорная система

Как определить сечение стропил

До того, как правильно положить стропила, нужно определиться с их сечением.

Данный параметр зависит от:

  • размеров пролета;
  • предполагаемой нагрузки (силы ветра, веса снегового покрова и кровельного материала);
  • шага и угла установки стропил (уклона кровли).
  • После установки стропил можно заниматься кровлей. Данную работу необходимо провести максимально быстро, чтобы стропильная система не намокла. Лучше всего заниматься установкой стропильной системы и обустройством кровли в солнечную летнюю погоду, когда мало дождей. При сильном ливне пострадает не только сам дом, но и отсыреет стропильная система, из-за чего могут нарушиться ее размеры, а значит, не получится положить кровельный материал правильно (прочтите обязательно: » «).

    Кровельное покрытие необходимо выбирать с учетом уклона крыши. Также выбор материала для кровли зависит от финансовых возможностей. Чем большим будет угол уклона кровли, тем больше средств потребуется на создание крыши – это связано с увеличенным расходом материалов. Однако крутые кровли лучше отводят дождевую воду и снег, поэтому они являются более надежными и дольше не потребуют ремонта. Но учитывая огромный выбор кровельных материалов на рынке, с этим не возникнет никаких сложностей.

    Создание стропильной системы на баню

    Что касается того, как сделать стропила на баню, то лучше выбирать двухскатную крышу – тогда в строении будет чердачное помещение, которое можно использовать для хранения веников и прочих банных принадлежностей (прочитайте: » «). Таким образом, желательно создавать стропильную систему под двухскатную крышу, так проще и практичнее.

Сегодня всё большую актуальность обретают доступные по своей стоимости, но при этом надёжные, практичные и долговечные двускатные кровли. У них довольно простая конструкция, а возведение вполне можно провести своими руками, не привлекая сторонних специалистов.

Читайте также:  Стоимость работ по установке мансардного окна