Расчет кровли двухскатной крыши — производим правильно

Прочность крыши напрямую зависит от того, насколько точно сделан расчет стропильной системы, в которой имеет значение и угол наклона скатов, и длина, равно как и сечение балок.

Достоинства двускатной системы

  1. Простота проектирования. Расчёт несущей способности и необходимых материалов для устройства такой кровли достаточно прост, так как вариантов типов  и размеров несущих конструкций немного;
  2. Простота монтажа. Двускатная кровля не имеет сложных конструктивных элементов. Малое количество типоразмеров позволяет быстрее установить все элементы кровли;
  3. Удобство эксплуатации. Чем меньше различных изломов имеет крыша, тем надёжнее она защищает жилище. В самом простом исполнении двускатная крыша имеет всего один излом – конёк. Такую кровлю проще ремонтировать в случае появления дефектов;
  4. Свободное пространство. Для обустройства мансарды предпочтительнее двускатная кровля, так как она меньше “съедает” пространство. Для сравнения, рассмотрим дом 6х6 м с мансардой. У наружных стен высота от пола помещения до кровли 1.5 м, у конька – 3 м. Для двускатной кровли при таких условиях объём помещения составит 81 , а для вальмовой, имеющей четыре ската, 72 Для больших размеров здания потери в объёме будут увеличиваться.

Выбираем стропильную конструкцию

Прочность крыши определяется не только материалом, из которого сделаны стропильные ноги, но и схемой их сборки. К примеру, кто-то может решить, что металлические фермы будут самым надежным решением для настила кровли, однако следует помнить, что это создаст добавочную нагрузку на стены и фундамент, которые придется усиливать. Поэтому зачастую для стропил используют пиломатериалы, среди которых можно выделить брус, доски, а также планки разного сечения для обрешетки. Реже применяется кругляк.

Древесина достаточно прочна, но очень важно соразмерять площадь кровли с длиной и сечением опорных элементов. Именно поэтому мауэрлат (опорные горизонтальные балки по верхнему краю стен вдоль всего периметра дома) выбирается с большим запасом прочности. Кроме того, все части стропильной системы рассчитываются так, чтобы они выдерживали их собственный суммарный вес вместе с кровлей и дополнительной временной нагрузкой (длительной или непродолжительной). Все это должно быть учтено непосредственно в проекте дома.

Независимо от конструкции в ней используются только определенные элементы, а именно: стропильные ноги, стойки, устанавливаемые под углом подкосы, коньковая балка. Также необходимы ригели и подбалочники, которые обеспечивают жесткость каркаса крыши. Но поскольку основополагающим фактором является площадь кровли и ее наклон, расчеты ведутся только относительно стропил: их длины, сечения и угла к горизонту, а также расстояния между ними. Известно, что лучше всего оказывает сопротивление нагрузкам треугольник, поэтому именно эта фигура образуется с помощью ригелей, устанавливаемых в качестве поперечин между стропилами двускатной кровли.

Расчет стропильной системы Введите расстояние от мауэрлата до центральной опоры Введите высоту до конька

Что собой представляет мауэрлат?

Мауэрлат представляет собой часть стропильной системы, чаще всего выполненную из деревянных балок или бруса, которая расположена либо по периметру всех стен здания, либо только на некоторых опорных частях в зависимости от типа крыши.

Что такое мауэрлат в строительстве крыши?

Подобная стропильная система — это особый крепеж для кровли, которая необходима для того, чтобы она крепко держалась на стенах и выдерживала любые нагрузки на нее, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации.

Что собой представляет мауэрлат?

Мауэрлат — это надежное основание, которое поможет выдержать любые сильные порывы ветра или большой вес снежной шапки зимой, что особенно важно для тех, кто ведет строительство в регионах с неблагоприятными погодными условиями.

Чаще всего такая конструкция необходима при возведении домов из кирпичной кладки, газобетона или пенобетона.

Мауэрлат — основные параметры

Мауэрлат можно назвать фундаментом крыши дома. Он представляет собой брус, который служит основой для установки опорных стропил. Главной его функцией является распределение нагрузки, которая создаётся крышей дома. Мауэрлат является конструктивным элементом крыши в виде прочного бруса, сечение которого составляет приблизительно 10 на 10 или 15 на 15 см.

Систему мауэрлата прокладывает по периметру здания, под стропильную ногу. Закрепляются бруски с помощью саморезов и проволоки, которая монтируется в стену ещё на этапе кирпичной кладки. В зависимости от особенностей конструкции стен и крыши дома, мауэрлат может монтироваться либо по оси, либо ближе к краю стены. Не имеет значение, по внешнему или по внутреннему, но главное, что бы не менее 6 см от края наружной грани.

Читайте также:  Утеплители для крыши и их характеристики

Как правило, при изготовлении мауэрлата применяется дерево. Однако, в случае, если стропильная система возводится из металлического каркаса, возможно применение двутавровых, швеллерных и прочих, схожих по происхождению, металлопрофильных мауэрлатов. Но даже металлопрофильные конструкции требую надёжного и прочного крепления к стенам здания.

Под мауэрлат укладывают слой гидроизоляционного материала, например, рубероида. Расстояние между слоями должно составлять около 40 см, считая от самой верхней части перекрытия чердака. При этом прогоны должны упираться на стойки, врубленные в лежни. Интерва между ними должен составлять от 3 до 5 метров.

Обратите внимание на то, что угол между подкосом и стропильной ногой необходимо максимально приблизить к 90°. А так же, опорные подкосы, которые устанавливаются для дополнительной жёсткости каркаса крыши при слишком блдьшой длине стропил, следует располагать  упирая в лежни.

Таким образом, мауэрлат  — это система звеньев, прочно связанных между собой. Крепятся они к стропилам, тем самым создавая по всему периметру кровли устойчивую и надёжную скатную конструкцию. Кроме того, мауэрлат может и подкладываться под стропила отдельными сегментами.

Обращаем ваше внимание на то, что в случае, когда используются не слишком широкие стропильные ноги, это может привести к провисанию конструкции. Довольно серьёзный риск опасности. В целях предотвращения данной угрозы советуем применять специальную решётку для укрепления конструкции. Решётка состоит из ригеля, подкосов и стойки. Для её создания используются доски, толщина которых может варьироваться от 2,5 до 15 см, в зависимости от тонкости стропильных ног. Так же, для изготовления решётки, возможно использование пластин из брёвна, диаметр которого не менее 13 см.

Преимущества и особенности односкатной системы

К достоинствам можно отнести:

  • простой расчет;
  • уменьшение количества узлов и присоединений;
  • упрощение монтажа;
  • снижение затрат на древесину;
  • устойчивость в ветровым нагрузкам;
  • ремонтопригодность.

Односкатная крыша устойчива к внешним негативным условиям, незатратна и проста в монтаже

При решении сделать такую крышу своими руками необходимо учесть следующие ее особенности:

  • необходимость возведения высоких продольных стен здания или специальных каркасов;
  • сложность использования подкровельного пространства в качестве мансардного помещения;
  • располагать дом или постройку на участке нужно так, чтобы в большинстве случаев ветер дул на высокую стену строения (необходимо ознакомиться с розой ветров района строительства);
  • угол наклона принимается в зависимости от используемого материала покрытия.

Схема включает в себя следующие основные элементы:

Преимущества и особенности односкатной системы
  • два мауэрлата;
  • стропильные ноги.

Конструкция стропильной системы односкатной кровли

При больших пролетах потребуется устройство своими руками дополнительных элементов, раскрепляющих несущие балки и увеличивающие их несущую способность:

  • подстропильные ноги (подкосы);
  • стойки;
  • прогоны;
  • лежни;
  • схватки.

Все элементы изготавливаются из древесины хвойных пород первого или второго сорта. Чтобы правильно выбрать наиболее подходящий материал необходимо обращать внимание на следующие моменты:

  • место рубки (лучше выбирать северные регионы);
  • время рубки (прочнее будет дерево, срубленное в конце зимы – начале весны).

Сборка

Как связать стропила с коньком, мауэрлатом, затяжкой, ригелем, стойкой или подкосом?

Конек

На соединении с коньковым прогоном стропило отрезается под косым углом и притягивается к прогону вкрученными наискось саморезами. Дополнительную фиксацию можно обеспечить оцинкованными уголками.

Сборка

Соединение стропильных ног с коньковым прогоном.

При сборке стропильной системы лучше использовать не черные (фосфатированные), а белые (оцинкованные) или желтые (латунированные) саморезы. Они отличаются большей прочностью и коррозионной стойкостью.

Затяжка

Данное соединение — одно из наиболее ответственных. Капитальные или внутренние несущие стены испытывают распирающую их боковую нагрузку, а затяжка их снимает:

  • Доска или брус соединяются внахлест и стягиваются болтами или шпильками с широкими шайбами;
  • Дополнительную фиксацию может обеспечить клей — любой столярный или универсальный клей ПВА.
Сборка

Ригели притянуты к стропилам болтами с широкими шайбами внахлест.

Мауэрлат

В зависимости от конструкции висячей стропильной системы к мауэрлату может крепиться как стропильная нога, так и затяжка. В обоих случаях соединение выполняется врубкой мауэрлата в стропило и фиксируется оцинкованными накладками и саморезами.

Соединение стропильной ноги с мауэрлатом.

Как крепится сам мауэрлат? Он анкерится к уложенному поверх кладки стен армопоясу. Здесь есть пара тонкостей:

Сборка
  1. Удобнее не бурить отверстия под анкера, а заложить анкерные резьбовые шпильки при заливке армопояса. После набора бетоном прочности отверстия размечаются и сверлятся в брусе, после чего он притягивается к стенам через широкие шайбы;
  2. Между армопоясом и мауэрлатом необходима гидроизоляция. В этой роли выступает слой битумной мастики или пара слоев рубероида. Гидроизоляция исключит капиллярный подсос воды из стен и загнивание дерева. Особенно это актуально для жилого мансардного помещения.
Читайте также:  Как посчитать площадь кровли двухскатной крыши

Монтаж мауэрлата на стене из шлакобетонных боков.

Стойки, подкосы

И подкос, и стойка обрезаются так, чтобы их торец прилегал к стропильной ноге максимальной площадью. Для фиксации соединения и здесь используются накладки — оцинкованные стальные или вырезанные из фанеры толщиной 18-22 мм.

В последнем случае настоятельно рекомендуется пропитать фанеру олифой, тем самым исключив ее загнивание или расслоение под влиянием сырости.

Сборка

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

За основу расчёта принимают такие исходные данные:

  • длину дома;
  • ширину дома
  • высоту конька.

Рассмотрим порядок и формулы расчёты на условном примере, пользуясь геометрическим изображением шатровой крыши (см. выше):

  • длина дома: AB = DC = 9 м;
  • ширина дома: AD = BC = 8 м;
  • высота конька, расположенного в геометрическом центре кровли: KF = 2 м.

Расчёт длин стропильных элементов

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

1. Длина балок мауэрлата.

  • AB + DC + AD + BC = 9 + 8 + 9 + 8 = 34 м

2. Центральные стропила (без учета свесов). Являются гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором один катет — высота конька, а второй — половина ширины (8 / 2 = 4 м) или длины (9 / 2 = 4,5 м) дома.

Вспоминаем теормему Пифагора:

3. Накосные стропила (без учёта свесов). Являются гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором один катет — половина ширины или длины дома, а второй — соответствующее центральное стропило. Для кровли с коньком в геометрическом центре кровли длины накосных стропил одинаковы.

4. Нарожники. Укороченные стропила расположены параллельно центральному, с шагом, зависящим от длины стропил. Рассмотрим таблицу, составленную с учётом погодных нагрузок для Московской области.

Таблица 1. Данные соответствуют атмосферным нагрузкам Московского региона

Шаг стропил, см Длина стропил, м
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
215 100х150 100х175 100х200 100х200 100х250 100х250
175 75х150 75х200 75х200 100х200 100х200 100х200 100х250
140 75х125 75х125 75х200 75х200 75х200 100х200 100х200
110 75х150 75х150 75х175 75х175 75х200 75х200 100х200
90 50х150 50х175 50х200 75х175 75х175 75х200 75х200
60 40х150 40х175 50х150 50х150 50х175 50х200 50х200

Наши центральные стропила имеют длину 4,472 м и 4,924 м. Нарожники будут короче, поэтому можно смотреть на столбец — 3,5 м.

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

Для расчёта длин нарожников вспомним школу и воспользуемся свойствами подобных треугольников.

Если на рисунке AB — центральное стропило, то MN — нарожник, AC — половина длины стены (4,0 и 4,5 м соответственно), AM — шаг в зависимости от числа нарожников. MC для каждого нарожника вычисляется отдельно.

  • MN = (АВ · MC) / АС

Выполним расчёт вариантов для выбора самого экономичного расположения укороченных стропил, результаты которого сведём в таблицу.

Таблица 2. Расчёт пиломатериалов на нарожники

Шаг нарожников, см Сечение бруса, мм Нарожники длинной стороны: АС = 4,5 м, АВ = 4,472 м Нарожники короткой стороны: АС = 4,0 м, АВ = 4,9242 м
кол-во в полускате AM, м длины в полускате, м объём пиломатериалов на два ската, м3 кол-во в полускате AM, м длины в полускате, м объём пиломатериалов на два ската, м3
215 100х175 1 2,25 2,356 0,165 1 2,0 2,461 0,172
175 75х200 2 1,5 2,981 + 1,491 0,268 1 2,0 2,461 0,148
140 75х175 2 1,5 2,981 + 1,491 0,235 2 1,333 3,282 + 1,641 0,258
110 75х150 3 1,125 3,354 + 2,236 + 1,118 0,302 3 1,0 3,693 + 2,462 + 1,231 0,332
90 50х175 4 0,9 3,578 + 2,683 + 1,789 + 0,894 0,313 3 1,0 3,693 + 2,462 + 1,231 0,259
60 40х175 6 0,643 3,834 + 3,195 + 2,556 + 1,917 + 1,278 + 0,639 0,376 6 0,571 4,218 + 3,515 + 2,812 + 2,109 + 1,406 + 0,703 0,413

Очевидно, что менее затратными для нашего примера являются варианты с длинными шагами. Однако следует также учитывать требования к крепежу кровельного материала и затраты на обрешётку. С этой точки зрения ответ не будет столь очевидным.

Расчёт площади кровли с учётом свесов

Так как предыдущий расчёт был выполнен без учёта карнизного свеса, который в нашем примере выполняется с использованием кобылок, рассмотрим эту часть кровли опять как простую геометрическую фигуру.

Расчёт стропильной системы шатровой крыши

Карнизный свес

Примем длину свеса (DC) равной 0,5 м. Для определения площади ската снова воспользуемся знаниями о свойствах подобных треугольников:

  • EF / BC = AG / AD

BC — 8 и 9 м для короткой и длинной стен соответственно.

AD — 4,924 и 4,472 м для короткой и длинной стен соответственно.

AG — 4,924 + 0,5 = 5,424 м и 4,472 + 0,5 = 4,972 м для короткой и длинной стен соответственно.

  • EF = (AG ∙ BC) / AD
  • EF = (5,424 ∙ 8) / 4,924 = 8,812 м — для короткой стороны
  • EF = (4,972 ∙ 9) / 4,472 = 10,006 м — для длинной стороны

Площадь ската рассчитывается по формуле:

  • S = (EF ∙ AG) / 2
  • S = (8,812 ∙ 5,424) / 2 = 23,9 м2 — для короткой стороны
  • S = (10,006 ∙ 4,972) / 2 = 24,88 м2 — для длинной стороны
Расчёт стропильной системы шатровой крыши

Общая площадь кровельного материала:

  • 2 (23,9 + 24,88) = 97,56 м2.

Совет! При расчёте материала учитывайте раскрой, особенно в случае, если это листовой материал, как шифер или профнастил.

Внимание! В статье рассмотрен расчёт только основных элементов стропильной системы, который может помочь в составлении предварительного бюджета стройки.

Виды двухскатных крыш

Двухскатная крыша представляет собой довольно простую конструкцию, состоящую из двух скатов, соединённых между собой под углом. Они формируют что-то вроде треугольника. Но при всей простоте этой фигуры и треугольники бывают разными. Отличаются между собой и двухскатные крыши.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Основным отличием их конструкций является угол наклона. В зависимости от типа строения и других необходимых условий он может разниться. Кроме того, углы, под которыми устанавливаются скаты, могут отличаться и между собой. В результате возводят один из видов:

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
  1. Простую симметричную;
  2. Простую асимметричную;
  3. Ломаную (излом может быть как внутренним, так и наружным).
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

У каждого из типов есть свои положительные и отрицательные стороны, заставляющие выбирать строителей тот или другой в зависимости от обстоятельств.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Простая симметричная крыша

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Этот тип конструкции несомненно является наиболее распространённым. Он является самым простым вариантом для изготовления своими руками. Его внешний вид всегда хорошо смотрится. В конце концов он хорош и тем, что под такой крышей остаётся немало полезного чердачного пространства.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

По названию конструкции видно, что является её отличительной чертой: скаты формируют собой равнобедренный треугольник. Симметричность этой фигуры позволяет ей выглядеть пропорционально на любом доме.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Простая асимметричная крыша

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Основное отличие от предыдущего варианта также прямо отражено в названии. Конёк крыши такого типа смещён в сторону и в результате треугольник, формируемый ею, превращается из равнобедренного в разносторонний. Данная конструкция выглядит современно, поэтому хорошо подходит для домов в модерном стиле.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

У асимметричной крыши есть две важных особенности:

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
  1. Уменьшение размеров чердачных помещений;
  2. Неравное распределение нагрузки.
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

В результате, такой тип конструкции хорош для тех, кому нужно дополнительное место для комнат, которые можно довести прямо до самой крыши. Но она требует правильных расчётов.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Ломаная крыша

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Этот тип конструкции наиболее сложен, поэтому его своими руками решаются делать не все. Хотя, на самом деле, это вполне возможно. Просто важно провести изначально правильные расчёты. Ведь основной особенностью является неправильная форма, где нагрузки распределяются крайне неравномерно.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Основным достоинством ломаной крыши, помимо её разнообразного внешнего вида, является то, что она даёт максимум свободной площади под ней. В результате, можно обустроить полноценный жилой второй этаж, мансарду. Благодаря этой особенности её ещё называют мансардной.

Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш
Виды двухскатных крыш

Крепление мауэрлата

Мауэрлат является неотъемлемым элементом любой скатной крыши. О его назначении уже было упомянуто выше, поэтому рассмотрим способы установки бруса в различных ситуациях. В общем случае вариантов всего два – постройки из дерева (брус, бревно) или из кладочного материала, например, кирпича или бетонных блоков. В первом случае можно мауэрлат может устанавливаться несколькими способами, наиболее распространенными из которых являются:

  • скобы;
  • проволока;
  • шпильки.
Читайте также:  Как и чем резать оргстекло в домашних условиях

Крепление мауэрлата

Когда речь идет о кладочном материале, то выбор способов намного шире, а также могут использоваться комбинированные варианты, например, дополнительная фиксация с помощью проволоки. Таким способом получается самая надежная стропильная система четырехскатной крыши. Скобы, шпильки и проволока тоже могут использоваться, однако потребуется вмуровывать в стену деревянные бруски или проволоку. Если стены выполнены из пеноблоков или другого аналогичного материала, то нужно помнить, что для них требуется создание армопояса. Такая конструкция представляет собой железобетонный элемент, создаваемый прямо по верхней кромке стен. Обычно он делается чуть уже, чем стена, чтобы здесь можно было расположить дополнительный утеплитель. Монтаж бруса к армопоясу выполняется с использованием шпилек, которые устанавливаются еще до заливки бетона. После его твердения получается прочная армированная конструкция, надежно удерживающая элементы крепления.

Крепление мауэрлата

Между армопоясом и мауэрлатом следует использовать гидроизоляцию. Нужно не менее нескольких слоев рубероида или другого материала с аналогичными свойствами.

Вместо шпилек могут использоваться те стальные прутки, которые применялись и для армирования бетонной конструкции. В этом случае вместо гаек придется применять сварку. Как правило, в такой ситуации привариваются пластины. Подводя итоги, нужно сказать, что стропильные системы скатных крыш возводятся с использованием определенного набора методов, который мы уже многократно описывали в других статьях, поэтому здесь были опущены такие подробности, как рассмотрение способов монтажа отдельных элементов стропильных систем или технологии защиты древесины от вредителей и других опасностей. Более подробно технологии возведения различных типов крыш рассмотрены в отдельных статьях, а о методах защиты рассказано в материале, посвященном строительству стропильных систем ломаных крыш.

Источники: , , -sistema-chetyrexskatnoj-kryshi/

Способы крепления мауэрлата для крыши

Крыша дома состоит из нескольких элементов, один из которых мауэрлат. Что такое мауэрлат в строительстве крыши? Это пояс, укладываемый на стены дома по всему периметру. На него и упирается стропильная система кровли. Значит, нагрузки, которым будет подвергаться этот элемент крыши, огромные: вес стропил, обрешётки, кровельного материала и атмосферных осадков. То есть на вопрос, для чего нужен мауэрлат, можно ответить так – чтобы равномерно распределить нагрузки от кровли на стены здания, плюс жёстко привязать стропильные ноги к строению.