Характеристики стропильной системой

Выбор формы кровли во многом будет зависеть от размеров и конфигурации самого дома, от наличия мансардного этажа и от природных особенностей местности. Но чаще всего выбирают двухскатный вариант. В этом случае сочетается простота и быстрота возведения, а также относительно низкая стоимость. Но и устройство стропильной системы двухскатной крыши имеет свои тонкости. Именно о них и пойдет речь в этой статье.

Основные элементы

Стропила

Для остова двускатной кровли необходимы следующие элементы:

  1. Мауэрлат – брус значительного размера 150×150 мм или 200×200 мм, который укладывается и закрепляется по периметру стен. Он связывает стропильную систему и конструкция здания в общую структуру, распределяет нагрузку, оказываемую на стены.
  2. Конек – наивысшая точка крыши, в которой соединяются стропильные ноги. Продольная балка помогает удерживать конструкцию, обеспечивает стабильность при ветровых нагрузках.
  3. Стропила – изготавливаются из доски сечением в 70×150 мм, на них приходится вся нагрузка. Из досок создаются стропильные ноги, которые крепятся с шагом не меньше 60 см.
  4. Лежень – брус, находящийся параллельно коньку. Его размеры равны мауэрлату. Лежень является опорой для стоек и других элементов.
  5. Затяжки – перекладины из досок, соединяющие стропильную ногу.
  6. Стойки – брусья, установленные вертикально, они устанавливаются для поддержки конькового прогона.
  7. Свесы – части стропил, выступающие за границу стен. Они позволяют отводить осадки от дома.
  8. Подкосы – служат для укрепления стропил, позволяют создавать прочные конструкции.
  9. Обрешетка – доски, необходимые для связывания стропил и укладки кровельного материала.
  10. Кобылки – когда длины стропил недостаточно для свеса, набивают дополнительные доски «кобылки».

Виды древесины для кровли

Для стропильного монтажа, в зависимости от назначения объекта применяют следующие виды пиломатериала:

  1. Брус чистообрезной, двухкантный и четырёхкантный.
  2. Доску обрезную.

Древесина хвойных пород, например, лиственница и сосна, чаще всего применяется в обустройстве стропильной системы. Она имеет достаточную прочность, хорошо поддаётся обработке и противостоит гниению. Перед укладкой на крышу материал обрабатывают специальной пропиткой.

Стандартная доска имеет длину 6 метров, брус – 3 метра.

Дефекты, влияющие на качество пиломатериала:

  • Сучки – техническими условиями регламентируется количество сучков в доске, не влияющее на прочность конструкции.
  • Обзол – для стропильных конструкций его полностью срезают.
  • Трещины – возникают от неправильной сушки или растрескивания на морозе. Такой материал непригоден для монтажа крыш.
  • Гниль и грибок – от неправильного хранения во влажных условиях – отбраковывается.

Доска обрезная должна быть без дефектов

Выбрав правильный пиломатериал, приступают к замерам и сращиванию стропил.

Суть работы наслонных стропил

Наслонные стропила с двух сторон опираются на горизонтальные элементы конструкции. Здесь возможны два варианта.

Конструкция наслонных стропил: а — односкатной крыши; б — двухскатной крыши; в — схема работы наслонных стропил; 1 — мауэрлат; 2 — стропило; 3 — обрешётка; 4 — кобылка; 5 — коньковый прогон (конёк); 6- стойка; 7- подкос в плоскости стоек; 8 — подкос под стропило (в плоскости стропил); 9 — лежень.

В односкатных крышах оба конца стропил опираются на наружные стены. Учитывая возможную длину стропил 6,5 м, пролёт (расстояние между стенами) не должен превышать 5…5,5 м. Это простейшая стоечно-балочная конструкция, которая не включает в себя никаких дополнительных элементов.

Говоря о параметре наибольшей длины стропил, мы имеем в виду натуральное дерево, а не клеёную древесину, длина бруса из которой может быть значительно больше.

В двухскатных, четырёхскатных и многоскатных крышах нижний конец стропил также опирается на наружную стену, а верхний конец опирается на прогон:

  • либо коньковый в случае равных пролётов,
  • либо на прогон, расположенный ниже верхнего конца стропил — боковой, в случае неравных пролётов.

Прогон, в свою очередь, опирается на стойки, которые установлены на внутренние опоры — стены, колонны.

В обоих вариантах суть наслонных стропил остаётся — это работа стоечно-балочной системы, схема работы которой в случае наслонных стропил показана на рисунке.

Таким образом, получается, что достоинство простоты и незамысловатости наслонных стропил может быть перекрыто некоторыми недостатками такой системы в двух- и более скатных крышах:

  • обязательное наличие внутренних опор, особенно стен, не позволяют спроектировать большие просторные помещения; отдельно стоящие опоры помогают несколько уменьшить степень этого недостатка;
  • в домах, крыша которых решена с применением наслонных стропил, практически не проектируют верхний свет: вся стропильная конструкция закрывается чердачным перекрытием;
  • полноценному использованию чердачного объёма, например, устройству мансардного просторного помещения, мешают стойки и подкосы между стойками и подкосы в плоскости стропил.

Указанные недостатки могут быть устранены при проектировании продольных подкосов, об этом позже.

Особенности

Чем в практическом плане узлы висячей системы отличаются от наслонных? Увы, все отличия — не в лучшую сторону:

  • Больший размер пролетов означает увеличенное сечение стропил, что приводит к росту расходов на материалы;
  • Большое усилие на разрыв затяжки требует надежности соединений между ней и стропильными ногами: обычные гвозди или саморезы здесь не годятся. Как правило, стропила соединяются с приподнятой затяжкой внахлест и фиксируются болтами или шайбами с широкими шпильками.

В области конька можно использовать и обычные саморезы.

Это не относится к соединению между стропильными ногами в области конька. Оно испытывает только нагрузку на сжатие; как следствие, здесь могут применяться оцинкованные накладки и даже обычные саморезы, вкрученные через стропило в коньковый прогон.

Читайте также:  Как вывести трубу через крышу из металлочерепицы?

Особенности конструкции стропильной системы

Основная задача всех деталей конструкции (схваток, подкосов, стоек,затяжек) состоит в том, чтобы распределить равномерно нагрузку на стропильные ноги, которые могут прогнуться под весом кровельного материала. Деталью, которая принимает на себя все силы растяжения и не дает стропильным ногам разойтись, является нижний пояс, иногда служащий и как балка перекрытия. Немаловажную роль играют также диагонали, распределяющие силы растяжения и сжатия, а также другие нагрузки по всей конструкции.

При проектировании крыши обычно делают два расчета: перекрытия и кровли. Перекрытие должно быть спроектировано таким образом, чтобы оно выдержало не только нагрузки от стропильной системы и кровли, а также влияние природных факторов таких как ветер, снег, дождь и прочее.

Главным элементом стропильной системы является высококачественная древесина

При монтаже стропильной системы используется только качественная древесина хвойных пород, прошедшая необходимый период времени сушки в естественных условиях. Допускается для монтажа конструкций древесина влажностью не более 18%, которая в будущем уже не даст большей усушки, а значить во всей конструкции стропил не будут появляться трещины и всю систему не поведет. Кроме того, все детали, которые задействованы в конструкции, должны быть обработаны антисептиком от гниения, так как не все они будут надлежащим образом проветриваться и подвергаться конденсату. Речь идет об элементах, которые находятся в уголках конструкции. Обрабатывать древесину можно различными методами. Сюда подходит и ручной способ нанесения защитных покрытий, который, если честно, не дает полноценного эффекта, так как в этом случае нет возможности проникнуть внутрь дерева. Поэтому наиболее желаемый результат зашиты древесины обеспечивается на промышленных предприятиях где применяется метод погружения.

Отличие висячих от наслонных стропил

Основное отличие между двумя стропильными конструкциями заключается в характере стропильной опоры. И если при монтаже висячей стропильной системы ноги имеют непосредственный упор в стены сооружения, но для наслонных стропил характерно наличие специальных элементов, создающих дополнительную опорную точку.

Отличие висячих и наслонных стропил

Висячие стропила обладают определённой конструкционной сложностью и значительным весом по сравнению с наслонной системой. Однако, именно система висячих стропил относится к оптимальному варианту для перекрытия пролётов, с шириной не менее шести и не более десяти метров, а также для создания полноценного мансардного помещения.

Наслонная стропильная система может быть как распорной, так и безраспорной, с закреплением на мауэрлатной балке, а висячая стропильная система передаёт исключительно вертикальные усилия. Следует учитывать, что на конструкцию висячих стропил требуется больше строительного материала, что сказывается на общей стоимости возводимой конструкции.

Основные виды соединений элементов

Для создания надёжной и функциональной стропильной системы любого типа необходимо правильно стыковать между собой все элементы. Только в этом случае они будут выполнять надлежащую функцию и предотвратят деформацию.

В верхней точке стропильные балки совмещаются и стыкуются путём врубки, встык или внахлёст. Этот узел конструкции называется коньковым. Крепление встык предполагает обрезку стропил под углом и скрепление их с помощью металлических или деревянных накладок. При соединение внахлёст же стропильные ноги накладываются друг на друга и соединяются болтами или шпильками, а ненужные углы обрезаются.

Соединение стропильных ног внахлёст

Это может быть интересно! В статье по следующей ссылке читайте про цены на устройство стропильной системы за м².

Соединение врубкой вполдерева похоже на соединение внахлест. Но в этом случае верхушки стропил накладывают друг на друга после выпиливания выемок в половину толщины бруса. Потом выпиленные части соединяют, в них просверливают сквозное отверстие и стягивают их болтом.

Видеоролик об ещё одном интересном и надёжном способе стыковки стропильных балок «в замок»:

При создании висячей стропильной системы приходится часто стыковать между собой основания балок и затяжку. Обычно для такого соединения применяется лобовая врубка с одинарным или двойным зубом. Также может использоваться крепление встык. Приподнятая затяжка накладывается на стропила встык с последующей фиксацией с помощью болтов.

Как было уже сказано, стропила соединяются с мауэрлатом подвижным или жёстким способом. Первый вариант выполняется с использованием скользящих металлических пластин и плоских крюков, что допускает незначительные смещения балок. Для жёсткого крепления используется врубка зубом или крепление с опорным бруском.

Стропильная система двухскатной крыши

Самое важное в любом сооружении – это несущие конструкции. Именно они принимают на себе все нагрузки. Поэтому, при возведении кровли очень важно уделить особое внимание устройству стропильной системы двухскатной крыши. От этой работы во многом будет зависеть долговечность всего дома.

Это тоже важно знать: Устройство кровельной стропильной конструкции

Прежде чем приступить к возведению крыши, нужно составить ее схему. Тут учитываются многие факторы. Так, в первую очередь определяют угол наклона ската. От этого показателя будет зависеть и размеры всех элементов стропильной системы.

В строительстве используют две основные схемы стропильной системы для двухскатного варианта крыши:

  • Висячая. Такой вариант используют для небольших по ширине домов без несущей стены посередине. В этом случае нижний край стропил упирается в мауэрлат, а верхний упирается в парную стропилу;
  • Наслонная. Такая конструкция подразумевает дополнительную опору по оси дома – прогон. Она упирается в несущую стену, которая располагается посередине. В этом случае стропила упирается в мауэрлат, а верхом крепится к прогону.

Схема устройства стропильной системы двускатной крыши

Кроме основных элементов устройство стропильной системы двухскатной крыши содержит и другие. Их количество напрямую зависит от того, висячую или наслонную конструкцию имеет кровля. В стропильной системе могут использоваться следующие элементы:

  1. Стойка и прогон. Эти элементы применяют в наслонной конструкции. Стойка упирается в несущую стену (или балку перекрытия). Их в конструкции может быть две и более штук. На стойки сверху крепится прогон. Именно к нему в наслонной системе монтируется верхний конец стропильной ноги.
  2. Затяжка – этот элемент используется в висячей системе. Он предназначен для того, чтобы компенсировать растяжную нагрузку, которую испытывают стропильные ноги. Затяжка, как правило, располагается снизу. В некоторых случаях этот элемент может быть расположен и в верхней части стропильного треугольника, в этом случае он носит название приподнятая затяжка.
  3. Подкосы. Они используются в основном в наслонных конструкциях. Нижним концом подкосы упираются в несущую стену (или балку перекрытия) расположенную по оси дома. Верхний конец крепится к стропильной ноге. Подкосы выполняют роль поддерживающих элементов. Они применяются в тех случаях, когда длина стропильной ноги слишком большая.
  4. «Бабка». Элемент, применяемый в висячей системе. Он предназначен для того, чтобы поддержать верхний угол стропильного треугольника. Нижний конец упирается в затяжку (в этом случае использовать приподнятую затяжку нельзя), а верхний в стык стропильных ног.
Читайте также:  Почему пароизоляция нужна даже под ондулин

Это тоже важно знать: Монтаж стропильной системы крыши – основные этапы

Кроме этого, могут применяться и другие элементы, например, ригели, схватки и так далее. Очень часто к стропильной системе относят и обрешетку. Но этот элемент во многом зависит от используемых кровельных материалов. Например, для мягкой черепицы нужна сплошная обрешетка, а для профлиста или металлочерепицы разряженная.

Стропильная система для двухскатной крыши имеет более сложное устройство, чем у плоского варианта. Но все-таки сделать ее самостоятельно вполне возможно. Первым делом нужно определиться с типом данной системы. Висячий вариант используется при ширине дома менее десяти метров. Наслонную систему применяют для более крупных строений. К основным элементам можно отнести сами стропила и мауэрлат. Остальные компоненты используются в зависимости от применяемой модели системы. Главное – это сделать правильный расчет сечения всех элементов. Если здесь сделать ошибку, то стропильная система может не выдержать нагрузки.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Как устроена мансардная крыша (с чертежами и схемами) читайте тут. 

От чего зависит выбор сечения балок.

Для того, чтобы не ошибиться с подбором арматуры и поперечных сечений для железобетонных балок, необходимо знать ряд особенностей.

Двутавровая балка с шириной стенки от 60 до 100 мм является самой практичной. Толщину стенки необходимо выбирать в зависимости от размещения арматурного каркаса, а также укладки и уплотнения бетона. У V-образных опорных элементовтолщина стенки постепенно увеличивается. Это свойство обеспечивает прочность конструкции, а также ее стойкость к образованию трещин. Для балок, имеющих длину 6 и 9 метров, может быть применено тавровое сечение.

От чего зависит выбор сечения балок.

Полезная информация! Чаще всего высота сечения ригелей в середине пролета составляет от 1/10 до 1/15 пролета. Если это двускатная балка – высота сечения в середине пролета определяется исходя из типовой высоты балки, составляющей 800 или 900 мм и уклона верхнего пояса.

Читайте также:  Как правильно утеплить мансарду изнутри?

Балки с различными видами сечений

Для обеспечения устойчивости при транспортировке и монтаже ширина верхней полки составляет от 1/50 до 1/6, то есть около 200 — 400 мм.

От чего зависит выбор сечения балок.

Ширину нижней полки выбирают в зависимости от прочности бетона при ее обжатии, от диаметра зажимов натяжных устройств и от длины балки, давящей на колонну.

Ширина нижней полки колеблется от 200 до 280 мм. Переход от вертикальной стенки к полкам осуществляется с помощью вутов, имеющих угол наклона 45°.

Решетчатые двускатные стропильные балки применяются при необходимости прохождения коммуникаций. Диаметр сечения таких балок составляет 200-280 мм.

От чего зависит выбор сечения балок.
  1. Двускатные балки изготавливают из бетона классов В25 — В40. В качестве основы используется арматурные прутья классов A-V и A-IV, канаты класса К-7 и высокопрочную проволоку класса Bp-II.
  2. Продольные стержни верхней полки и каркасы стенки изготавливают с помощью арматуры класса A-III.

В опорных частях ригелей устанавливают вертикально расположенные стержни и сетки, выполняющие роль дополнительной арматуры.

Железобетонная балка двускатная

От чего зависит выбор сечения балок.

При обжатии двускатных балок с двутавровым сечением в верхней полке могут образоваться многочисленные трещины. Для того, чтобы этого избежать, необходимо стропильные железобетонные балки армировать конструктивной напрягаемой арматурой в верхней части ригеля. При этом эксцентриситет усилия обжатия и растягивающее напряжение в верхней полке уменьшаются.

Нагрузка балки от собравшегося снега и собственного веса передается на опоры через ребра панелей.

Подбор как продольной, так и поперечной арматуры, расчет стойкости к возникновению прогибов и трещин производится для простого изгибаемого элемента прямоугольного, двутаврового или таврового профиля на всех стадиях работы.

От чего зависит выбор сечения балок.

Важно! При этом не стоит забывать о том, что опасное нормальнее сечение в двускатных балках отстоит на 0,35 — 0,4L от опоры, а не располагается в середине пролета. Если давящая нагрузка распределена равномерно, при уклоне верхней полки равном 1:12, опасное нормальное сечение находится на расстоянии 0,37L от опоры.

Если нагрузка на балки с параболическим криволинейным и параллельным очертанием верхнего пояса распределена равномерно, расчетное сечение будет расположено в середине пролета.

От чего зависит выбор сечения балок.

Как установить стропила на односкатной крыше

Односкатная крыша экономична и способна защитить строение от погодных неурядиц. Сделав такую крышу на даче, можно не бояться проблем с талой или дождевой водой.

Характерной особенностью односкатных крыш является угол наклона: крыши с углом от 70 градусом можно считать крутыми, а 10-20 градусов – плоскими. Чаще всего выбирают крыши с углом 30-45 градусов. Выбор формы нужно сопоставить с погодными условиями и потребностями последующей эксплуатации. Угол крыши должен быть продуман еще на стадии проектировки постройки.

Стропильная система, как и в предыдущих случаях, – это скелет конструкции и опора будущей кровли. В расчете стропильной системы главное распределить вес кровли равномерно. На этапе разработки проекта также стоит учитывать, что крыша будет нести ветровую нагрузку, поэтому возводится она с подветренной стороны.

Угол и длина ската – отражаются на устройстве односкатной крыши

Все расчеты необходимо производить с запасом.

Стропильные системы разделены по типу монтажа:

  • Наклонные.
  • Висячие.
  • Скользящие.

Частота крепления стропил и обрешетки зависит от материалов кровли. Для тяжелых материалов конструкцию следует усиливать.

Односкатная крыша станет отличным решением для небольшого дачного домика, гаража, бытовки или баньки

Каркас стропильной конструкции следует изготавливать из сухой, ошкуренной, обработанной от гниения древесины.

Для установки односкатной крыши подойдут: маленький домик для всесезонного проживания, дачный дом, гараж, небольшие нежилые строения.

Стропильный каркас задает геометрические и эксплуатационные параметры скатной крыши. Из-за нарушений в технологии монтажа, из-за огрехов в изготовлении его элементов появляются перекосы системы, традиционные протечки, прорехи в покрытии, угрожающие аварийными ситуациями. Для того чтобы соорудить надежную и устойчивую кровельную конструкцию, нужно четко знать, как выполняется распиловка и установка стропил с последующей фиксацией к опорным элементам.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

  • Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам