Стропильная система крыши с учетом нагрузок

Двухскатную крышу считают самой оптимальной по конструкции в загородном строительстве. Благодаря ее простой форме и незамысловатой конструкции, возводится достаточно легко и быстро, и сделать ее можно без привлечения специалистов со стороны.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

  • Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
  • Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
  • Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
  • Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
  • Лежни  — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
  • Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
  • Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов  в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

Расчет необходимых элементов

Теоретически сечение каждого конструктивного элемента стропильной системы необходимо рассчитывать с учетом предполагаемых нагрузок. Однако на практике размеры принимаются конструктивно.

Сечение стропильных ног можно выбрать по таблице, приведенной на рис. 7 в зависимости от их длины и шага установки. Также рекомендуется учитывать предполагаемую толщину теплоизоляционного слоя – желательно, чтобы она совпала с высотой стропил (в случае утепленной кровли).

Рисунок 7. Таблица для выбора сечения стропил

Размеры других конструктивных элементов тоже подбираются конструктивно с учетом удобства соединения со стропильными ногами:

  • Мауэрлат – 150×150 мм.

  • Прогон – 150×50 или 150×100 мм.

  • Стойки – 150×100 или 100×100 мм.

  • Затяжки – 150×50 мм.

  • Подкосы – 50×150 или 100×150 мм.

Рисунок 8. Конструктивные элементы стропильной системы

Размеры досок для обрешетки подбираются с учетом разновидности покрытия:

  • Укладка металлочерепичной кровли, из профнастила и других листовых материалов выполняется на разреженный каркас из досок толщиной 25-30 мм и шириной до 150 мм.

  • Гибкая черепица монтируется на сплошную обрешетку из OSB, фанеры или досок.

  • Для каркаса под шифер применяется пиломатериал толщиной не менее 50 мм.

  • Керамическая черепица обычно монтируется на обрешетку из брусков сечение 50х50 мм.

Нагрузка от кровли

На силовую конструкцию крыши существенное влияние оказывает ее собственный вес. И в данном пункте подробно рассмотрено влияние на нагрузку от кровли таких постоянных составляющих, как кровельный материал, теплоизоляционный слой и внутренняя отделка.

Для покрытия скатных крыш могут применяться следующие материалы:

  • Металлочерепица.
  • Керамическая черепица.
  • Цементно-песчаная черепица.
  • Мягкая битумная черепица.
  • Оцинкованная сталь с фальцами.
  • Волнистые асбестоцементные листы (шифер).
  • Волнистые битумные листы (ондулин).
  • Гонт (дранка).

У каждого вида кровельного материала свой вес из расчета на квадратный метр. С учетом веса и конструкционных особенностей материала подбирается оптимальный и допустимый угол наклона крыши.

Чем плотнее материал и герметичнее способ его укладки, тем меньше может быть уклон крыши и наоборот — чем мельче размеры (например черепица), тем круче должна быть крыша. Также существует зависимость, в которой с увеличением веса кровли увеличивается и угол наклона стропильной системы.

Рассмотрим рекомендуемые уклоны скатных крыш в зависимости от массы кровельного материала:

Читайте также:  В каком стиле лучше оформить мансардный этаж?
Кровельный материал Уклон крыши Масса 1 м²⁄кг
Асбестоцементный волнистый шифер толщиной до 5 мм от 1 : 10 до 1 : 2 10 — 11
Асбестоцементный волнистый шифер толщиной свыше 5 мм от 1 : 5 до 1 : 1 11 — 13
Волнистые битумные листы (ондулин) от 1 : 10 и более 4
Мягкая битумная черепица от 1 : 10 и более 8 — 15
Оцинкованная сталь с одинарными фальцами от 1 : 4 и более 3 — 6,5
Оцинкованная сталь с двойными фальцами от 1 : 5 и более 3 — 6,5
Керамическая черепица от 1 : 5 до 1 : 0,5 50 — 60
Цементная черепица от 1 : 5 до 1 : 0,5 45 — 70
Металлочерепица от 1 : 5 и более 3,6 — 5,5

Угол ската крыши может выражаться как в градусах, так и в процентах и дробью (отношение высоты крыши к пролету). Измерить угол ската смонтированной крыши можно при помощи специального инструмента (уклономер, транспортир, строительные уровни с поворотными линейками, лазерные измерители). Когда же речь идет о создании новой кровли, то для определения и задания нужного уклона удобно пользоваться дробным отношением высоты конька к длине пролета.

Уклон кровли = Высота в коньке, м ⁄ Половина пролета, м. Если нужно выразить в процентном отношении, то: Уклон кровли = (Высота в коньке, м ⁄ Половина пролета, м) × 100.

Нагрузка от кровли

Следующая схема с указанием кровельных материалов наглядно показывает уклон крыши как в градусах, так и в отношении высоты к пролету:

1) Стружка, гонт, щепа.
2) Черепица, асбестоцементные и битумные плитки, сланцевые плитки.
3) Рулонные материалы четырехслойных кровель с защитным слоем гравия, втопленного в горячую мастику, а также лотки ендов таких же кровель.
4) Рулонные материалы трехслойных кровель с защитным слоем гравия, втопленного в горячую мастику.
5) Рулонные материалы трехслойных кровель без защитного слоя.
6) Рулонные материалы для двухслойных кровель, наклеиваемые на горячих и холодных мастиках, металлочерепица.
7) Волнистые асбестоцементные листы унифицированного профиля.
8) Черепица.
9) Асбестоцементные листы усиленного профиля.
10) Листовая сталь.
11) Асбестоцементные листы обыкновенного профиля.
h — высота конька.
l ⁄ 2 — расстояние по горизонтали (проекция) от конька до карнизного свеса.

Рассмотрев таблицу и схему, стоит отметить, что вес кровельного материала из одной группы может отличаться. Производители имеют свои технологии производства, и их продукция отличается толщиной, составом. Поэтому при выборе конкретного материала стоит изучить техническую документацию.

Если помещения под крышей планируется делать жилыми, то в состав кровельного пирога добавляется слой утеплителя. И нагрузка от утеплителя рассчитываются исходя из его толщины и удельного веса.

Таблица удельного веса разных видов утеплителя:

Вид утеплителя Показатели удельного веса (плотности), кг ⁄ м³
минимальный максимальный
Минеральная вата 50 200
Пенопласт 100 150
Экструдированный пенополистирол 28 60
Пеноизол 10 10
Вспененный полиэтилен 24 60
Пеностекло 100 400

В нежилых (холодных) чердаках утепляется только перекрытие, и в этом случае утеплитель не учитывается в расчете нагрузки на крышу.

Нагрузку оказывает и отделка внутренней части мансардной крыши. В зависимости от применяемого материала (гипсокартон, фанера, вагонка) меняется и вес обшивки, воздействующей на стропильную систему.

Для расчета нагрузки от обшивки внутренней части кровельного пирога необходимо объемный вес используемого материала умножить на его толщину. В качестве примера рассмотрим обшивку крыши изнутри влагостойкими гипсокартонными листами толщиной 12,5 мм (0,0125 м). Объемный вес гипсокартона 850 кг ⁄ м³ умножаем на 0,0125 м и получаем значение 10,6 кг ⁄ м².

Виды двухскатных крыш

Крыши двускатные бывают разных форм, каждая из которых отличается особенностями конструкции, дизайнерскими решениями и характеристиками подкровельного пространства.

Симметричная или простая двухскатная кровля

Щипцовая или симметричная классическая кровля представляет собой расположенные под нужным углом относительно постройки 2 плоских прямоугольных ската.

Свойства и функции сооружения определяются прежде всего величиной угла такой крыши:

  1. Наиболее простым решением для домов с размерами стены в ширину до 8 м будет ферма со сторонами, имеющими наклон 45°.
  2. Меньшие углы применяются в районах с большими ветровыми нагрузками и для небольших зданий.
  3. Расположение скатов круче 45° – лучший вариант для строений, находящихся в регионах с большим количеством осадков в виде снега. Такой тип кровли является наиболее дорогостоящим.

Симметричная ломаная конструкция понадобится для увеличения места под крышей.

Виды двухскатных крыш

Крыша с разными углами наклона скатов

Двускатная крыша с разными скатами, в основе которой находится произвольный треугольник с отличающимися углами, более сложна в расчетах. Одинаковых элементов в стропильной системе меньше. Какие-то части понадобится усиливать.

Конструкции используются с целью:

  • получить мансардное помещения требуемой формы;
  • сделать балкон с нужной стороны и заданного размера;
  • создать стильный оригинальный дизайн.
Читайте также:  Как правильно построить мансардную крышу

Появляются дополнительные возможности связать постройку с рельефом местности. Асимметричная крыша в некоторых случаях поможет разгрузить фундамент за счет отсутствия полноценного 2 этажа.

Крыша с большими свесами

С горных вершин Швейцарии и Франции в Россию пришло такое экстерьерное решение, как шале, когда под одной кровлей дома размещаются другие пристройки.

Подход позволяет соединить традиционный взгляд на архитектуру и новые строительные технологии. Большие свесы помогают защитить от влаги фундамент и стены, сэкономить на устройстве отдельных кровельных систем.

Двускатная крыша с разными скатами позволяет перекрыть несколько помещений, начиная от мансарды, и включая парковку, летнюю кухню, беседку или веранду, бассейн или хозяйственные постройки.

Двухскатная ломаная конструкция крыши

Чтобы приблизить форму мансардного помещения к классической жилой площади, кровельные скаты вверху делают более пологими, а книзу усиливают наклон – «ломают».

Виды двухскатных крыш

С помощью этих манипуляций под кровлей получают:

  • высокий потолок;
  • почти вертикально расположенные стены и окна;
  • возможность сделать балкон во всю ширину;
  • отсутствие острых углов в комнатах.

Изломы увеличивают пространство мансарды, делают его более привычным и уютным.

Ломаные конструкции также применяются при создании разноуровневых двускатных крыш, когда скаты не только отличаются по длине, но и расположены на разной высоте.

Расчёт стропил и потребности в материале ↑

Стропильная конструкция должна рассчитываться, исходя из допустимых нагрузок, определяемых с учётом тех же факторов, что и при определении угла наклона скатов (к ним можно добавить вес перемещающегося по кровле человека).

При устройстве двухскатных стропильных крыш оказываемое кровлей давление должно равномерно распределяться на элементы опорной конструкции, передающей нагрузку через стены на фундаментное основание.

Величина этого давления во многом зависит от угла наклона кровельных скатов, который также определяет выбор материала защитного покрытия (чем положе скат – тем большие нагрузки должны выдерживать стропила). При применении типовой схемы опорного каркаса под кровлю за основу берётся равнобедренный треугольник.

Простота такой конструкции заметно облегчает вычисления геометрических размеров основных её элементов. Так, требуемая длина стропильной ноги определяется по школьной формуле, в которую подставляются высота и ширина кровли (с небольшим запасом на длину свеса).

Устройство стропильной системы двухскатной крыши мансардного типа потребует более сложных и точных расчётов, учитывающих характерный излом линии ската. Закладываемое в проект количество стропил выбирается в зависимости от длины сооружения, а также в значительной мере зависит от вида используемого кровельного материала. Для типового защитного покрытия шаг размещения стропильных ног составляет порядка 1,2-1,5 метра.

Приняв за исходные данные размер стропил и длину крыши (с учётом запаса на свесы), вы сможете рассчитать общую площадь поверхности кровли путём простого перемножения этих показателей. Разделив полученное значение на площадь одного листа, можно получить требуемое количество листового материала.

При расчете потребности в строительной древесине (пиломатериалах) необходимо также принимать во внимание следующие элементы опорной конструкции:

  •  мауэрлат и конёк;
  •  опорные стойки и дополнительные прогоны;
  •  ригели и специальные подкосы.

Дополнительная информацияПри расчёте количества древесного материала необходимо также учитывать устройство фронтона двухскатной крыши и специальной обрешётки под покрытие.

Конструкция обрешётки выбирается, исходя из вида кровельного материала; она может быть либо сплошной, либо разреженной, то есть набиваемой с определённым шагом.

При обустройстве кровель полувальмового типа также должен учитываться расход древесного и кровельного материалов, требуемых для изготовления самих вальм (срезанных треугольных скатов над фронтонами).

Материал для каркаса крыши ↑

Как правило, стропильную систему выполняют из дерева. Рекомендуется подбирать материал из хвойных пород. Древесина должна быть просушенной и ошкуренной, без гнили, червоточины и сучков. Например, из-за сучков могут возникнуть трещины, которые приведут к обвалу кровельной конструкции. Все необходимые для строительства заготовки из древесины обязательно обрабатываются антисептиками и антипиренами, защищающими их от возгорания, гниения и разрушения мелкими вредителями.

Расстояние между стропил

Шаг стропил — это расстояние между стропильных ног. Среднее значение данного параметра при частном строительство, обычно составляет один метр, однако точная цифра выбирается исходя из полного расчета несущих способностей выбранной системы кровли.

Чтобы самостоятельно вычислить расстояния между стропил, необходимо следовать следующему алгоритму:

Расстояние между стропил
  • Нужно определиться будет ли утеплено междустропильное пространство. Если да, то шаг стропил будет равен ширине утеплителя за вычетом 2 см. Если нет, то шаг принимается произвольный в пределах 1 метра.
  • Исходя из конструктивной схемы стропильной системы, определяем длину стропилы.
  • Далее воспользуемся программой «Расчет деревянных балок» и подставим в нее данные: суммарную нагрузку, шаг и размер поперечного сечения (исходное значение 150х50 мм). Смотрим на результаты, если в программе указано, что данного сечения недостаточно, то изменяем высоту балки (ширина незначительно влияет на результат), например до 200х50 мм. Также можно изменять расстояние между стропил, если нет утеплителя или используется рулонный материал.
Читайте также:  Как сделать ломаную мансардную крышу своими руками.

На первый взгляд расчет стропил крыши кажется сложным и не понятным, но потратив всего несколько часов можно во всем разобраться, тем самым точно подобрать нужный размер стропильных ног.

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

Насланные стропила

Опираются на мауэрлат и стойки, установленные на внутреннею стену, с равным стропилам шагом. Для придания жесткости при пролетах 6 м, дополнительно ставят подкосы.

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

Схема наслонных стропил двускатной крыши

Висячие стропила

Если здание небольшой ширины, можно устраивать стропильную систему, когда стропила опираются на мауэрлат или стены, без промежуточных опор. Максимальный пролет — 9 метров. Такие кровли иногда, можно устраивать без мауэрлата. Стропила устанавливаются на стену, с использованием прокладок, на стропила в таком варианте, действует изгибающий момент.

Что бы разгрузить, ставятся деревянные или металлические накладки. Они надежно укрепляют угол. Для висячих стропил большего пролета устанавливается бабка и подкосы. Для висячих систем, стропило устраивают большего сечения, и пиломатериал выбирают не ниже I II сорта.

Виды стропильных систем для двухскатной крыши

Схема висячих стропил двускатной крыши

Строительство кровли

После произведения расчетов и приобретения необходимых частей, выполняется установка мауэрлата. После этого создается обрешетка. Элемент является основой для крыши, возведенной своими руками, делается из сосны или другой хвойной древесины. Материал прочный и легкий, способный раскидать вес всех элементов по всей плоскости. Размещается вдоль кровельных скатов, между стропильными ногами, верхом стенок.

Чтобы элемент прослужил дольше, необходима изоляционная прослойка между стенкой и ним. Подойдет для этого рубероид. Закрепляться мауэрлат может с помощью любых элементов крепежа, которые будут удобны. Для возведения кровли необходимо следовать плану:

  • Закрепление стропил. Если используются висячие, собирать их необходимо заранее, используя крепежные элементы для придания жесткости данной части. Сначала делаются крайние элементы, после внутренние. При наслонной системе создается вначале лежень, где установятся опоры. Если длина элементов недостаточная, можно добавить ее с помощью установки кобылок.
Строительство кровли

Установка обрешетки. Использовать для возведения можно любые материалы, но важно избавиться от коры с досок, чтобы увеличить срок службы элементов. Если планируется использовать мягкую кровлю, обрешетка делается сплошной. Здесь требуется жесткая основа, чтобы не было деформации при эксплуатации. Решетчатая система

Укладка кровли. Материалов покрытия множество, каждый из них предполагает использование разных методов покрытия. Не стоит пренебрегать рекомендациями производителя материала. Важно делать небольшой нахлест между элементами. Структура не должна быть нарушена, чтобы не возникло протечек. Не стоит забывать, что надежная крыша, возведенная своими руками – гарантия сохранности имущества в доме. Не стоит пренебрежительно относиться к ее возведению, чтобы потом не пришлось производить сложный ремонт.

Шатровая крыша своими руками: последовательность строительства

Особенностью сооружения стропильной системы шатровой крыши является то, что монтаж ее основы производится на земле в соответствии с заранее подготовленными шаблонами. Для изготовления шаблона следует учитывать длину стропил, шаг, нагрузку и соответствующее сечение.

Строительство такой крыши своими руками подразумевает выполнение следующих работ:

  • Установка мауэрлата;
  • установка накосных стропил;
  • монтаж подкосов, центральных подпорок;
  • монтаж нарожников;
  • установка обрешетки;
  • монтаж пароизоляции;
  • монтаж гидроизоляции;
  • кровельное покрытие.
Шатровая крыша своими руками: последовательность строительства

Каждый этап работ предусматривает выполнение обязательных шагов, без которых обустройство кровли будет нарушено.

Строительство своими руками

Основные сведения

Конфигурация крыши может быть совершенно разной — односкатной, многоскатной, вальмовой, щипцовой и т. д. Также существует масса материалов, которые смогут обеспечить надежность покрытия, — металлочерепица, шифер, профнастил, металл и т. п. Схема крыши позволяет обеспечить правильный расчет необходимого количества материалов на ее возведение, а также дает возможность четко определить этапность работ.

План кровли — чертеж, на котором крыша изображена в нескольких слоях. Каждый из них отвечает определенному этапу строительства. Так, обычно на бумаге отражают схему размещения конструктивных элементов (стропил, несущих балок, обрешетки) или сплошного основания, подкладочного ковра, ендового ковра, кровельного материала. Также план кровли содержит в себе отображение точек труб и вентиляции. Места стыков, ендов и выносятся в отдельные схемы, которые помогают точно определить размещение кровельного пирога.