Стропила для крыши: виды, расчет стропил

Как вы думаете, сколько можно сэкономить на кровельной системе дома не ухудшая ее качество? 5%? 20%? Бывают случаи когда, вы можете заплатить в 2,3 раза меньше!

Стропильная классика

Классическая стропильная система представляет собой систему стропил (стропильных ног), которые опираются с одной стороны на мауэрлат с другой стороны на коньковую балку. 

Для того чтобы стропила выдержали все нагрузки их связывают между собой ригелями (затяжками), при необходимости опирают на стойки, подкосы, упоры, шпренгели. Задача всех этих элементов – обеспечить надежность и устойчивость стропильных ног. Если есть вероятность,  что в определенном месте стропильная нога не выдержит нагрузку — добавляют опорный (связующий) элемент.

 Никто не считается с тем, что это увеличивает объемы древесины и крепежных элементов, необходимых для возведения такой системы.

Что еще необходимо знать о конструкции стропильных ферм

Деревянные фермы, как было упомянуто выше, состоят из стропильных ног. Они должны располагаться параллельно по отношению к скатам, в качестве их задачи выступает исключение прогиба кровельной конструкции. Если речь идет о прогоне, то он выполняется в виде поперечного бруса, который располагается продольно сверху. Для поддержки прогонов стропильной конструкции выступают стойки и лежни. Составляющие подстропильной фермы – это подкосы, именно благодаря им обеспечивается устойчивость стропил.

Наслонные стропила

Конструкция аналогична висячим стропилам, но с одним дополнительным элементом. В верхней части, где стыкуются концы досок, устанавливается на опоры продольный брус (он носит название коньковый). Именно к нему и крепятся стропила системы. Такая модель прекрасно ложиться на дом с пролетом 10-16 м и углом наклона скатов 20-60º. Если пролет больше указанных параметров, то под стропила монтируются стойки-опоры.

Коньковый брус с опорами обычно устанавливается на промежуточную внутреннюю стену дома. Это не должна быть перегородка, стена должна быть несущей. Так как основной вес всей конструкции ложится на брус и стену. При этом на стены, по периметру здания, нагрузка снижается, что дает возможность использовать для покрытия крыши любой кровельный материал.

Если пролет постройки достаточно большой, то лучше всего делать упор не на коньковый брус, а на два боковых прогона. Но данная конструкция будет работать только в том случае, если внутри здания есть две промежуточные несущие стены, на которые можно установить эти прогоны. При этом основная тяжесть ляжет на них, а вот верхние концы стропильных ног будут соединяться по принципу висячих элементов.

Преимущества деревянных ферм

Стропильные деревянные фермы наиболее распространенный вариант среди решетчатых каркасов. Он отвечает необходимым требованиям и параметрам, таким как огнестойкость, прочность, долговечность. Кроме этого их можно использовать в самых разных отраслях:

  • для обустройства кровель частных домов, коттеджей, в том числе кровель мансардного типа;
  • при строительстве коммерческих, спортивных, сельскохозяйственных объектов;
  • при восстановлении плоских кровель разных сооружений.
Читайте также:  Как выполнить монтаж кровли из металлочерепицы

К главным преимуществам деревянных кровельных каркасов можно отнести:

  1. Небольшие сроки проектирования и монтажа.
  2. Быстрота сборки элементов конструкции.
  3. Возможность приобретения готовой фермы, смонтированной в заводских условиях.
  4. Широкий выбор конфигураций, позволяющий воплотить самые разные архитектурные проекты.
  5. Относительно небольшой вес.
  6. Возможность использования в сооружениях, требующих больших пролетов.
  7. Отличные эксплуатационные характеристики.
  8. Экологичность.
  9. Огнестойкость – первая категория пожаробезопасности. Достигнута благодаря пропитке специальными средствами, которые делают древесину устойчивой к горению.

Как установить подобные фермы?

Варианты установки ферм для крыши можно увидеть на рис. 2. На начальном этапе нужно рассчитать уровень перепада стенок. Для этого нужно использовать такую формулу: H = Ш * tg L, где H — перепад стенок, Ш — расстояние между стенками для опоры, tg L — тангенс уклона конструкции.

На следующем этапе нужно будет подготовить необходимое количество стропил из древесины и покрыть их специальными средствами для защиты. Далее устанавливается балка для опоры. Толщина планки должна соответствовать толщине стенки, ее нужно жестко зафиксировать и покрыть гидроизоляционным материалом. При закреплении опорной рейки надо следить за тем, чтобы ее основание было горизонтальным. После того как будет выполнена фиксация мауэрлата, на нем следует разметить места монтажа стропил и вырезать специальные углубления соответствующих размеров.

Далее монтируются стропильные ноги. Подготовленные стропильные фермы следует уложить так, чтобы они примерно на 25 см выступали за основание планки для опоры. Элементы рекомендуется укрепить с помощью скоб.

На следующем этапе выполняется монтаж подпорок и каркасной конструкции. Подпоры обязательно нужно установить в случае, если длина стропил превышает 4,5 м. Поверх смонтированных стропильных ног понадобится набить рейки обрешетки.

Фермы являются несущими конструкциями крыши. Поэтому к их сооружению надо отнестись ответственно.

Соблюдение правильной последовательности действий позволит исключить основные ошибки при монтаже подобных элементов крыши.

Размеры стропил

Минимальный размер стропила для крыши дома должен быть 50х150 мм (40х150 мм), обычно применяют стропила 50х200 мм. При больших пролетах кровли могут использоваться стропила 50х250 мм или же сдвоенные, то есть две доски соединяются вместе с помощью гвоздей. Также возможен вариант использования брусков с размерами 100х150 мм. Чтобы точно знать какой размер стропил нужно выполнить расчет. Для этого собирается вся нагрузка (см. выше), которая воздействует на стропило и вычисляется нужное сечение.

Размеры стропил
Размеры стропил

Если же делать расчет нет желания, то можно воспользоваться табличными значениями, по крайней мере это лучше, чем принимать размеры наугад.

Размеры стропил
Размеры стропил
Размеры стропил

Задавшись шагом стропил и зная длину можно определить размер сечения стропилы. Данный вариант является не точным и желательно его подтвердить расчетом!

Размеры стропил
Размеры стропил

Что такое стропильная система?

Стропильная система для двускатной крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов, которые в совокупности составляют каркас конструкции.

Она изготавливается из древесины или металла в соответствии с расчетом нагрузок, которые будут воздействовать на них в процессе эксплуатации. Стропильный каркас кровли выполняет следующие функции:

  1. Придает кровельным скатам необходимый уклон. Традиционную форму в виде равностороннего прямоугольника двухскатной крыши придает именно стропильный каркас, формирующий уклон между основанием кровли и ее коньком. Расположенная под углом поверхность, позволяет снегу и воде свободно соскальзывать со ската.
  2. Распределяет нагрузку от веса кровельного пирога. Вес кровельного пирога с учетом снеговой нагрузки может достигать до 500 кг/м2, поэтому двухскатная кровля подвергается интенсивной нагрузке особенно в зимний период. Стропила двускатной крыши равномерно распределяют вес, который на них ложиться, а затем передают нагрузку на несущие стены и фундамент дома.
  3. Служит основой для крепления термоизоляции и кровельного материала. Стропильный каркас кровли служит своеобразным скелетом конструкции, вокруг которого строится ее «тело». Между стропильных ног должна устанавливаться термоизоляция, а на обрешетку фиксируется кровельное покрытие, которое защищает от проникновения влаги.
Что такое стропильная система?

Обратите внимание, что конструкция стропильной системы двухскатной крыши достаточно сложна для проектирования и сборки, особенно если у мастера не хватает опыта. Ведь чтобы она была способна выдерживать интенсивные нагрузки, нужно правильно рассчитать сечение стропил и шаг стропил, учитывая уклон и длину скатов, используемый кровельный материал, а также составить чертеж, по которому будет выполняться сборка.

Читайте также:  Проект бани с террасой и барбекю: фото вариантов постройки

Конструкция двухскатной крыши

Сборка стропил из круглого леса

При смене элементов деревянных стропил размеры сечения стропил принимают в соответствии с типовым решением или проектом. Стропила рассчитываются с учетом нормативной нагрузки на перекрытие в пределах 150 кг/м2.

Для изготовления деревянных конструкций следует применять древесину преимущественно хвойных пород.

Древесину твердых лиственных пород следует использовать для нагелей, подушек и других ответственных деталей.

Элементы перекрытия и стропил обычно изготавливаются из пиломатериалов хвойных пород II-ой категории с влажностью не более 20%.

Деревянные подкладки (подушки), на которые устанавливаются опорные части несущих конструкций, следует изготовлять из антисептированной древесины преимущественно лиственных пород.

Металлические накладки в соединениях конструкций, эксплуатируемых в условиях, где возможно выпадение конденсата, должны отделяться от древесины гидроизоляционным слоем. Опирание несущих деревянных конструкций на каменные стены, стальные и железобетонные колонны и другие элементы конструкций из более теплопроводных материалов (при непосредственном их контакте) следует осуществлять через гидроизоляционные прокладки.

При смене сгнившего конца стропильной ноги ставят одну или две боковые накладки, вставляя вместо сгнившего конца новый элемент, и крепят эти детали к оставшейся конструкции накладками и болтами (или ставят металлические протезы).

На участке повреждения стропильной ноги кровлю и обрешетку разбирают. Сгнивший конец выпиливают после временного укрепления оставшейся конструкции.

До прикрепления к стропильной ноге заменяемой детали (накладки, вставки, протеза и т.д.) эту деталь врубают в мауэрлат или готовят опору для протеза.

Соединения элементов несущих деревянных конструкций должны обеспечивать надежную жесткость и прочность конструкций и деталей крыши.

Рабочие плоскости сжатых стыков и врубок необходимо тщательно приторцовывать и погонять одну к другой путем пропила. Местные неплотности в стыках составных элементов несущих конструкций не должны превышать 1 мм. Наличие сквозных щелей не допускается.

Глубина врубок может отличаться от проектной не более чем на 2 мм.

Внимание! Сквозные щели независимо от их величины не допускаются. Заполнение неплотностей (зазоров) в стыках и врубах клиньями, металлическими пластинами и т. п. не допускаются.

Сборку крыши выполняют после выполнения подготовительных работ по изготовлению деталей крыши и разметки плоскости покрытия для расстановки и крепления несущих конструкций крыши.

Читайте также:  Выбор проекта мансарды, схемы и формулы для ее расчета

Для выполнения работ по изготовлению стропильных ферм необходим шаблон (или боек). Как его изготовить? Для этого необходимо:

  • выбрать рядом с домом ровную площадку
  • выполнить окантовку бойка по размеру сборки стропил
  • нарезать лаги и соединить их с окантовкой бойка
  • нарезать по размеру бойка доски и уложить их по лагам бойка
  • выполнить пригонку и пришивку гвоздями площадки бойка
  • изготовить шаблон под размеры стропил и прикрепить его к бойку
  • теперь можно (пилить, строгать, сверлить отверстия и т.п.) изготавливать стропильные фермы по шаблону

Подготовительные работы по заготовке элементов стропил из бревен:

  • поперечное перепиливание деталей ферм по размерам
  • разметка длины деталей и врубок
  • изготовление сопряжений (за исключением сопряжений стропил с мауэрлатами)
  • контрольная сборка стропил на бойке

После выполнения подготовительных работ по изготовлению деталей крыши и разметки плоскости покрытия для расстановки и крепления несущих конструкций крыши по осям стен дома выполняют сборку крыши.

Временные крепления разбирают после проверки качества выполненных работ.

Как правильно произвести расчёт

Непосредственно перед расчётом следует определиться с эксплуатационными нагрузками:

  • постоянными, включающими суммарный вес предполагаемого кровельного покрытия, кровельного пирога и обрешётки;
  • переменными, зависящими от погодных и других условий;
  • особыми, предполагающими установку любого оборудования на кровле.

Основные этапы расчётов производятся с учётом следующих правил:

  • расчёт нагрузок выполняется на каждый квадратный метр монтируемой кровли;
  • для расчёта деревянных стропильных ферм необходимо учитывать тип и породу древесины;
  • параметры сечения и размеров стропильной конструкции зависят от угла кровельного уклона и размеров строения;
  • следует учитывать разницу в расчётах для наслонных и висячих стропильных систем.

Самой простой деревянной стропильной фермой является конструкция, базирующаяся на соединении треугольником боковых сегментов и основания.

Для пролётов более шести метров конструкцию требуется усилить посредством подкосов и стоек. Их количество, а также параметры сечения и место монтажа также следует учитывать при расчётах.

Для получения качественных расчётов с минимальным уровнем погрешности рекомендуется использовать специальные компьютерные программ.

Двухскатные конструкции и их основные достоинства

Говоря о преимуществах конструкции, нельзя не отметить таких из них:

  • Простота возведения;
  • Короткие сроки проведения работ;
  • Минимизация протечек, что достигается за счёт цельности конструкции;
  • Отличные показатели экономичности и минимум расходуемых материалов;
  • Возможность трансформирования чердачного помещения в полноценное живое;
  • Беспроблемное проведение ремонтных работ при потребности;
  • Отличные прочностные данные и высокая сопротивляемость разного рода воздействиям.

Как видите, стропильная система двухскатной крыши не столь уж и сложна по своему исполнению и возведению. Обладая некоторым опытом, имея нужный инструмент и немного свободного времени, её вполне можно обустроить самостоятельно. Главное, не торопиться, придерживаясь при этом тех рекомендаций, которые представлены выше.

Двухскатная крыша — самый востребованный тип кровли, который характеризует быстрый и легкий монтаж, высокие эксплуатационные свойства и привлекательный внешний вид. Универсальная конструкция кровли подойдет для дачного дома и загородного коттеджа, для бани и беседки в регионах страны с любым климатом!