Устройство стропильной системы
Основные виды стропильных конструкций:
- стропильные ноги противоположных скатов связаны горизонтальными затяжками (для ширины дома до 6 м);
- коньковый прогон опирается на вертикальные стойки, дополнительно используются наклонные распорки (для домов шириной до 10 м с пустым чердаком, конструкция рассчитана на высокие нагрузки);
- в качестве дополнительных точек опоры выступают горизонтальные прогоны, опирающиеся на вертикальные стойки, стропила связаны затяжками (для ширины дома до 15 м).
Стропильные конструкции изготавливаются из бруса сечением не менее чем 50×150 мм. Расположение перекладины выполняется на уровне будущего потолка чердачного помещения.
Стропильные ноги рекомендуется выполнять из цельного бруса, но при необходимости можно срастить брус с двух сторон при помощи гвоздей или саморезов. Шаг стропил может быть рассчитан исходя из размеров листового утеплителя. В первую очередь устанавливаются крайние А-образные элементы, на которые крепится коньковый прогон, выполненный из бруса 100×150 или доски 50×150. Коньковый прогон придает жесткость всего каркаса.
Чтобы не ослаблять мауэрлат, прорези для крепления выполняют в стропилах, в результате чего стропило горизонтальной плоскостью прорези лежит на поверхности мауэрлата, а выступом упирается в вертикальную плоскость мауэрлата. Фиксация выполняется тремя гвоздями, два из которых забиваются с обеих сторон стропила, а третий – через его верхнюю плоскость.
прорези в стропилах для опирания и крепления на мауэрлат
Существуют различные способы крепления стропил в верхней части двускатной крыши, которые можно выполнить своими руками:
- Края каждой пары стропил разрезаются таким образом, чтобы при сопряжении плоскостей срезов стропильные ноги образовывали заданный угол наклона крыши. Затем стропила скрепляются между собой деревянными планками при помощи гвоздей, либо металлическими пластинами с болтовым соединением. В верхнюю плоскость стропил следует забить по гвоздю длиной не менее 150 мм;
- Стропила разных скатов размещаются на установленном коньковом прогоне, при этом их необходимо разрезать, чтобы горизонтальный участок равнялся по ширине половине толщины конькового бруса. Стропила между собой фиксируются металлическими планками, которые следует разместить над пролетом (висячее соединение, требует жесткого крепления ног к мауэрлату);
- Соединение внахлест — наиболее простой вариант, стропила наклоняют под одинаковым углом и соединяют их шпильками или болтами, используя широкие шайбы.
варианты и способы крепления верхней части стропил
На следующем этапе монтируются такие виды элементов, как прогоны, стойки, подкосы и т.д., если они входят в выбранную схему каркаса
При монтаже важно контролировать вертикальность и горизонтальность конструкций. Ошибки, допущенные в процессе возведения крыши, исправить практически невозможно
Устройство обрешетки
Обрешетку устанавливают из досок толщиной 25 мм и брусков, которые обработаны антисептиком. Сначала к стропилам прибивают спадающие бруски по направлению от конька к карнизу и уже к ним крепят доски обрешетки. Установка обрешетки на вид должна быть несимметричной, т.е. выполняться в разбежку. Это делается для того, чтобы избежать разрыва материала для кровли при высыхании или деформации деревянных конструкций.
Чтобы правильно рассчитать частоту обшивки обрешетки, необходимо сначала определиться с материалом, которым будет обшита крыша. Для мягкой кровли не нужно делать частую обрешетку, просто нужно покрыть крышу фанерой. Если она будет покрыта таким материалом, как металлочерепица или шифер, то доски устанавливают намного чаще.
Монтаж карниза выполняют на обрешетку, состоящую из обычных реек 25х25 мм. Для укладки карниза необходимо так ставить обрешетку, чтобы она выступала над фронтоном на 30-40 см. Сплошная обрешетка должна быть установлена вокруг дымоходов, в ендовах и т.д. Для правильно сделанного монтажа, по сторонам коньковой планки, прибиваются еще по две дополнительных доски. В места внутреннего стыка скатов к обрешетке крепят планку ендовы нижней, не забывая при этом делать нахлест 100-150 мм.
После того как установлены стропила и обрешетка, производят монтаж изоляционного слоя. Сначала укладывают пароизоляцию с внутренней стороны стропил, затем фиксируют к стропилам скобами. Теплоизоляционный материал укладывают вплотную к стропилам, чтобы не было щелей, а сверху прибивают обрешетку с шагом в 50 см. Для защиты от проникновения влаги, с внешней стороны стропил укладывают слой гидроизоляции, а поверх нее производят монтаж кровли.
Заканчивая строительство двускатной крыши, необходимо приступить к настилу кровельного материала и установке дополнительных элементов, таких как слив, снегозадержатель и т.д. Главное, чтобы кровля могла выдержать не только свой вес, но и все нагрузки, которые на нее приходятся. Благодаря тому что она имеет уклон, на ней не задерживаются осадки и кровля может прослужить долгие годы. А так как выбор кровельного материала огромен, то крыша может иметь любой очень привлекательный и разнообразный внешний вид.
Конструкция двускатной крыши
Прежде всего, следует знать, из каких элементов состоит кровля на два ската. Внешне такой тип крыши представляет собой две идентичные наклонные плоскости, которые расположены в виде треугольника, то есть склоны примыкают друг к другу под углом. Угол может отличаться своей величиной и именно от угла наклона во многом зависят функциональные особенности кровельной системы. Конструктивных частей двускатной кровли довольно много. В частности, конструкция двускатной мансардной крыши может состоять из следующих элементов:
- фронтон – торцевая часть скатов кровли;
- мауэрлат – опора каркаса или «фундамент» крыши, укладывается по периметру строения после завершения стен и служит для передачи нагрузки с кровли на несущие перекрытия. В зависимости от вида крыши, на данный элемент могут опираться стропильные ноги либо главные кровельные балки. Стоит отметить, что в деревянных домах мауэрлат может не устраиваться в виде отдельной части, а с его ролью будет справляться верхнее бревно в срубе;
- стропила или стропильные ноги – это основная часть, формирующая треугольник в двускатной крыше. Изготавливаются они из прочного бруса или обрезной доски, а шаг их монтажа зависит от общего размера кровельной системы. Нижние концы стропил опираются на мауэрлат, а верхние соединяются в районе конька. Монтируются стропила попарно, точно напротив друг друга;
- конек – верхнее горизонтально расположенное ребро, образуемое в месте стыковки скатов кровли. Элемент может быть изготовлен как из древесины, так и из других материалов, например, нержавейки;
- стойки – это дополнительные опоры, которые поддерживают стропильную систему, устанавливаются они вертикально;
- лежень – горизонтальный брус, на который монтируются стойки;
- прогоны – это дополнительные горизонтальные элементы, которые необходимы для обеспечения надежности стропильной системы;
- затяжки – брус, скрепляющий стропильные ноги, укладывается горизонтально под прямым углом к мауэрлату;
- подкосы – опоры, монтируемые на затяжку или лежень, и соединяющие стропильную систему мансарды в ферму;
- обрешетка – настил из досок небольшого сечения, который закрепляется на стропила сверху и необходим для последующей укладки кровельного покрытия. Схема мансардной крыши с двумя скатами показана на рисунке ниже.
Благодаря тому, что крыша с двумя скатами может обеспечить большой запас по высоте, пользователи довольно часто обустраивают мансардный этаж вместо чердака. При этом мансарда под двускатной крышей может иметь высокие потолки, ведь достаточно просто увеличить остроту угла крыши и длину стропил. Зная, как правильно изготавливать и закреплять каждую из перечисленных деталей, довольно легко произвести монтаж кровли собственными силами. Однако, прежде чем приступать к столь ответственной работе, требуется подробно узнать, как обустраивается двускатная крыша с мансардой.
Расчет размера кровли
Ригель выполняет роль потолочного перекрытия мансарды.
Прежде чем начать строительство крыши, необходимо рассчитать длину и высоту стропильных ног, а для этого нужно знать угол скатного наклона и ширину постройки. Сначала нужно рассчитать уклон, т.е. угол наклона ската крыши к горизонту. Для этого высоту конька необходимо разделить на половину ширины дома, затем полученную величину умножить на 100%. Например, ширина здания – 4 м, а высота конька – 2,4 м, тогда уклон будет равен: 2,4:2 = 1,2. Затем умножаем на 100 и получаем угол скатного наклона 120%.
Зная ширину здания и уклон, необходимо рассчитать высоту кровельного конька. Высота равна половине ширины здания и обратно пропорциональна тангенсу половины угла наклона, т.е. 2:tan (120:2) = 2:1,73 = 1,2 м. Затем нужно высчитать длину стропильной ноги, которая равна половине ширины здания и обратно пропорциональна синусу половины угла наклона, т.е. 2:sin(120:2) = 2:0,87 = 2,3 м. Нельзя забывать и о том, сколько должен составлять припуск для козырька, обычно это около 500 см.
Подробная инструкция по монтажу двускатной крыши
После подготовки инструментов и расчистки территории вокруг дома владелец может приступить к монтажным работам. Следует соблюдать установленную последовательность действий и проводить периодическую проверку корректности установки элементов. Обнаруженные ошибки проще исправить на стадии строительства, чем полностью переделывать каркас или снимать кровельный материал для устранения перекосов.
Подготовка
На этапе подготовки следует приобрести строительные материалы и пропитать деревянные элементы жидкостью, снижающей скорость гниения. Комплектующие следует уложить под навесом для защиты от атмосферных осадков. Перед нарезкой заготовок рекомендуется несколько раз проверять размеры, что позволит снизить риск брака. Установка элементов двускатной крыши требует участия бригады из 2–3 человек, выполнить монтажные работы без помощников невозможно.
Укладка мауэрлата
Сечение бруса для опорной рамы подбирают в зависимости от толщины внешних стен дома. Элемент каркаса крепят заподлицо с внешней поверхностью перегородки, в которой на этапе строительства монтируют направляющие шпильки.
Мауэрлат подбирают в зависимости от толщины стен дома.
Установка конькового бруса
Для монтажа верхнего бруса требуется собрать каркасы фронтонов, если боковые стенки выложены из силикатного кирпича или блоков, то вырезают пазы для укладки направляющей. Между деревом и бетоном укладывают гидроизоляцию. Под брусом укладывают параллельный лежень, к которому крепят вертикальные стойки, расположенные под каждой стропильной парой. Для длинного здания возможна сборка конькового бруса из нескольких заготовок, соединенных металлическими косынками.
Монтаж стропил
Стропила соединяют на крыше или на поверхности земли с последующим подъемом вручную либо краном. Монтаж осуществляют с напарником, предварительно разметив мауэрлат. Стропила располагают параллельно, перекосы не допускаются, применение шаблона повышает точность монтажных работ. Для соединения деталей используют стальные косынки или деревянные накладки, под стропилами помещают вертикальные стойки и подкосы.
Монтаж стропил происходит с применением шаблона.
Крепление обрешетки
На заключительном этапе строительства необходимо установить планки обрешетки для монтажа финишной отделки. Элементы крепят перпендикулярно стропилам, а затем закрывают слоем пленки для гидроизоляции. Поверх устанавливают второй ряд обрешетки с элементами, направленными под прямым углом к нижнему каркасу. Двойная обрешетка формирует вентилируемый зазор для удаления влаги естественным путем.
Утепление
Для защиты чердачного помещения от утечек тепла используют:
- листовой пенополистирол или пенопласт;
- рулонную минеральную вату.
Для утепления пенопластом достаточно нарезать листы на заготовки по ширине между стропилами. Но поскольку материал является горючим, лучше использовать минеральную вату. Маты плотно заполняют зазор между балками, не оставляя щелей или мостиков холода.
Особенности возведения безраспорной стропильной системы
Все три варианта монтажа предусматривают особое крепление стропил: один конец стропила выполняется на скользящей опоре, которая позволяет поворот, а для крепления второго конца используется шарнирное соединение, допускающее только поворот. Современные крепежные элементы (пластины) удобны в применении и позволяют с успехом выполнять фиксацию стропильных ног на ползунах и в шарнирах системы.
Также могут применяться традиционные варианты крепежа с использованием скоб, гвоздевого боя, обрезков досок и брусков
Важно правильно выбрать тип крепежа, чтобы он в полной мере выполнял свою задачу: допускал скольжение стропильной ноги в опоре или препятствовал этому
Расчетная схема, которая применяется при разработке проекта стропильной системы, базируется на допуске равномерно распределенной нагрузки на кровлю, то есть, считается, что на все точки плоскостей скатов крыши воздействует одинаковая сила.
В реальности нагрузки на кровельные скаты воздействуют неравномерно, в зависимости от розы ветров, ориентации дома относительно сторон света (с южной стороны сугробы снега быстрее тают) и т.д.
жесткое крепление конькового прогона на фронтонах
Чтобы обеспечить необходимую жесткость фиксации конькового прогона, он вводится концами в фронтоны полумансарды. Это позволяет предотвратить его горизонтальное смещение.
Виды стропильных систем
Стропильные системы отличаются по многим факторам, их состав зависит от особенностей планировки деревянного или кирпичного дома, совокупного веса кровельного пирога, материала, из которого изготавливается каркас, а также вида кровельного покрытия.
Важной характеристикой конструкции считается их несущая способность, определяющая, какой вес они могут выдержать без деформации. По характерным особенностям различают следующие виды стропильных систем:
Наслонная
Стропильным каркасом наслонного типа называют каркас, стропила которого имеют 2 точки опоры. Верхний конец ноги опирается на коньковый прогон, устанавливаемый на вертикальные стойки, закреплённые на внутренних стена. А нижним концом она устанавливается на мауэрлат.
Сборка стропильной системы наслонного типа на двухскатную крышу возможна, только если внутри дома располагается не менее 1 несущей перегородки или капитальной колонны. Такую конструкцию часто называют безраспорной, потому что вторая точка опоры стропил компенсирует распирающую нагрузку на стены дома, которую предполагает висячая схема установки каркаса.
Стропильные ноги наслонного типа испытывают нагрузку только на изгиб, который можно ликвидировать различными подкосами. Наслонная стропильная система позволяет перекрывать дома шириной до 14 метров.
Наслонная система двускатной кровли
Висячая
Висячая стропильная система отличается тем, что ее стропила опираются только нижним концом на мауэрлатный брус, установленный на наружные несущие стены. Верхний конец стропильных ног такой конструкции ни на что не опирается, а как бы висит в воздухе, из-за чего возникает 2 типа нагрузки: на изгиб и на распирание.
Распирающая нагрузка такой схемы расположения элементов на наружные стены настолько велика, что компенсировать ее приходится с помощью многочисленных ригелей и завязок, за счет которых происходит завязывание стропильных пар между собой.
Устройство двускатной крыши с висячими стропилами состоит из треугольных ферм, жесткая форма которых не подвергается нагрузкам. Считается, что сложность висячей схемы намного выше.
Стропильная система двухскатной крыши своими руками монтируется без труда, если правильно рассчитать шаг стропил, то есть расстояние между стропилами и величину их сечения.
Висячая стропильная система двускатной кровли
Комбинированная
Сочетая в себе лучшее от той и другой системы, признана самой надежной. Применяют ее в случаях, когда внутри помещения в качестве опоры внутри дома используются не стены, а колонны. Тогда висячие и наслонные стропила можно чередовать, чтобы усилить конструкцию за счет дополнительных элементов, не увеличивая расход строительных материалов.
Комбинированная стропильная система
Угол наклона скатов
Пора переходить на определение угла наклона. Здесь все просто! Чем выше крыша — тем меньше она боится снега и тем больше восприимчива к ветру. И наоборот, низкая кровля спокойно относится к ветряным порывам, зато снежная масса на такой будет накапливаться в больших количествах.
Здесь уже все зависит от вас и вашего климата. Проживая в Сибири, на Урале или в Подмосковье, никак нельзя устанавливать низкое верхнее покрытие дома.
Несмотря на то, что снег является утеплителем — такая схема утепления зимой работает только на чердачных поддержках. В мансардных делается вентилируемый зазор, который сведет на нет такое утепление.
Слишком высокий треугольный угол тоже не нужен, он обладает большой парусностью: при сильных порывах ветра будет испытывать сильную нагрузку на все крепления.
Угол 35 градусов является классическим. Это тот самый расчет градусов, при котором не будет скапливаться снежная масса и перекрытие будет минимально подвержено ветровым нагрузкам.
Основные требования
В зависимости от предназначения сарая и режима эксплуатации сараи бывают:
- «Холодными». Конструкция без гидроизоляции, утеплителя, простейшее сооружение, которое может быть построено из дешевых стройматериалов и, нередко, ставится прямо на грунт.
- «Холодными с защитой». Здесь максимально плотно подгоняют доски по стенам и хорошо закрывают крышу, чтобы дождь, снег не попадали внутрь. Но полностью от конденсата избавиться не удастся.
- «Теплыми». Используются под бытовку, мастерскую или для содержания с\х животных. Иногда ставят печку-буржуйку, чтобы отапливать помещение. Предусмотрена хорошая гидроизоляция, проветриваемость и тепло.
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:
- 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.
- 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.
- 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.
Конструкция двухскатной крыши
Возведение стропил своими руками
Узлы стропильной системы должны обеспечить возможность незначительного смещения и поворота при превышении нагрузки кровли
Поэтому при изготовлении своими руками, важно помнить о надежности конструкции. Крепить стропила можно металлической и деревянной накладкой
Лучше заранее изготовить чертеж и следовать ему поэтапно.
Для не деревянных строений сначала прокладывают гидроизоляцию в местах стыковки мауэрлата со стеной. Затем сам мауэрлат фиксируют при помощи анкерных болтов. Болты берут диаметром не менее 12 мм. Чтобы анкера в дальнейшем не выдернулись, их концы загибают в виде крючков. Шаг крепления – 10-15 см.
Далее монтируют стропильную систему. Влажность хвойных пород, используемых для нее, не должна превышать 23%. Стропила устанавливают с шагом 60 см, оставляя отверстия под окна. Длина стропил определяется с учетом длины наклона скатов.
Балки перекрытия устанавливают в заранее подготовленные пазы в стене. Их концы прокладывают двумя слоями рубероида.
Сначала возводят опорные вертикальные стойки, их вставляют в пазы на балках, фиксируя уголками или скобами. Между стойками монтируют балку перекрытия мансарды. Затем устанавливают конек, нижние и верхние стропила.
Стропильная система двускатной мансардной крыши своими руками, видео-обзор: