Стропила для двухскатной крыши своими руками: расчеты, установка, крепление, сборка

Критерии выбора

Устройство стропильной системы отличается большим количеством вспомогательных элементов и повышенной сложностью. Оно составляется согласно расчету постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции, проекту, учитывающему выбранный кровельный материал, а также факторы внешней среды

При выборе вида стропильного каркаса принимают во внимание следующие критерии:

• Климатические условия в регионе, где ведется строительства. Чтобы кровля выдержала вес снега и воды во время обильных ливней, определяется среднегодовое количество осадков в зимний и летний период.
• Ветровая нагрузка. Для выбора оптимальной конструкции кровли определяют преобладающую розу ветров в районе строительства, а также учитывают среднюю скорость воздушных порывов.
• Характер использования пространства под кровлей. На этом этапе определяется, будет ли оборудоваться жилая мансарда в подкровельном помещении или неотапливаемый чердак.
• Разновидность финишного покрытия. Для каждого материала рассчитывается оптимальный угол наклона скатов, учитывающий его форму и способ крепления.
• Бюджет застройщика. Стропильная система – одна из самых затратных по материалу и работе часть конструкции крыши, поэтому вид определяют финансовые возможности застройщика.

Зависимость высоты мансарды от уклона

Влияние климатических факторов

Влияние кровельного материала

Из чего состоит система висячих стропил

Система подобного типа имеет несколько составных элементов. И ознакомиться с ними нужно обязательно, чтобы понимать назначение каждого из них и не запутаться в понятиях.

Висячие стропила с затяжкой

Таблица. Составляющие элементы системы.

Деревянная стропильная система

Расчет нагрузок на стропильную систему

Прежде, чем приступать к данному разделу расчетов, нужно рассмотреть всевозможные нагрузки на стропила. Стропильная система бывает разных видов, что так же влияет на нагрузку. Виды нагрузок:

Виды нагрузки:

1. Постоянный. Этот вид нагрузки ощутим стропилами постоянно, его оказывает конструкция кровли, материал, обрешетка, утеплительный материал, пленки и другие мелкие элементы системы. Средняя величина такого параметра равна 40-45 кг/м2.
2. Переменный. Этот вид нагрузки зависит от климата и зоны расположения строения, поскольку его составляют осадки в данном регионе.
3. Особый. Этот параметр актуален в том случае, если место расположения дома – это сейсмически активная зона. Но в большей части случаев хватает добавочной прочности.

Важно: лучше всего при расчете прочности сделать запас, для этого к полученной величине прибавляется 10%

Также стоит взять во внимание рекомендацию о том, что 1 м2 не должен брать на себя вес, больше 50 кг

Очень важно учесть и нагрузку, оказываемую ветром. Показатели этой величины можно взять из СНиПа в разделе «Нагрузки и воздействия»

Чтобы рассчитать нагрузку, производимую снегом, нужно:

• Узнать параметр веса снега. Варьирует в основном такой показатель от 80 до 320 кг/м2.;
• Умножить на коэффициент, который необходим для учета ветрового давления и аэродинамических свойств. Данная величина указана в таблице СНиП и применяется индивидуально. Источник СНиП 2.01.07-85.

ВНИМАНИЕ!
Если угол наклона ската больше 45 градусов, то расчет снеговой нагрузки не проводят, поскольку такой скат обеспечит сползание снега.

Ветровая нагрузка

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

1. Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
2. Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Устройство стропильной фермы

Виды стропильных ферм

Наслонные и висячие стропила – отличия

Поскольку стропильная система является каркасом кровельной конструкции и от ее качества, зависит надежность все системы в целом – важно чтобы она была способна выдержать все оказываемые на нее нагрузки. Поэтому, в зависимости от возможной потенциальной нагрузки, применяют два различных типа стропил: висячие и наслонные

Конструкция с использованием висячих стропил применяется в постройках, где отсутствуют внутренние несущие стены, вследствие чего стропила могут опираться на мауэрлат снизу и на друг друга встык сверху (часто с помощью конькового прогона). Ввиду особенности конструкции, на висячие системы оказывается, как изгибающая, так и сжимающая сила.

Наслонные стропила отличаются от висячих тем, что распределяют нагрузку от вышележащих элементов не только на внешние стены, но и на внутренние или специальные опорные колонны, то есть используются промежуточные опоры. В результате чего, сжимающее воздействие нивелируется, а сама стропильная система получается более надежной. Однако данный каркас применим не во всех ситуациях.

Как подобрать размеры стропила?

Чем легче крыша, тем меньшую нагрузку она оказывает на дом, поэтому наиболее оптимальным вариантом для возведения стропильной системы в частном секторе является дерево. Но бывают и исключения, например, в случае использования слишком сложной конструкции, тяжелой кровли и при неблагоприятных климатических условиях – в качестве каркаса используют металлопрофиль.

Обычно при сооружении конструкции из дерева, стропила изготавливают из доски 50х150 мм или 60х200 мм длиной до 6.5 м. Если выбрано тяжелое кровельное покрытие, типа керамической черепицы, сечение допустимо увеличить. Основным материалом для элементов конструкции служат хвойные породы дерева. Влажность древесины не должна превышать 18%, иначе после высыхания стропильная система может быть шаткой, особенно при использовании гвоздей

Важно, чтобы перед началом монтажа древесина была обработана биозащитными средствами и антисептиками

Для того чтобы узнать размеры стропил для своего проекта, мы рекомендуем использовать наши эффективные онлайн-калькуляторы расчета крыши.

Количество кровли

Количество материала для кровли вычисляется очень просто, учитывая, что все параметры для расчетов были получены в процессе.

Рассматривая вычисления на том же примере, следует вычислить общую площадь крыши.

После этого можно узнать количество листов металлочерепицы (в данном примере), которые потребуется закупить для строительства.

Для этого необходимо получившееся значение площади крыши разделить на площадь одного листа металлочерепицы.

Как рассчитать площадь двускатной крыши:

• Длина крыши в данном примере равна 10м. Чтобы узнать такой параметр, необходимо замерить длину конька;
• Длина стропила была вычислена и равняется 3,6м (+0,5-0,7м.) ;
• Исходя из этого, площадь одного ската будет равна – 41 м2. Общее значение площади – 82 м2, т.е. площадь одного ската, умноженная на 2.

Важно: не забывать про припуски для козырьков крыши в 0,5-0,7 м

Кровельный набор

Составление схемы

В зависимости от особенностей кровли (одно- или двускатная, форма и т. п. ) составляется проектная документация.

Эта работа проходит в несколько этапов:

• составляется эскиз будущей кровли (на этом этапе чертеж должен иметь готовый вид кровли с проработкой стилевого оформления строения);
• прорабатываются основные кровельные элементы (на чертеже отображается степень нагрузки и количество материалов);
• схема отображает строительство кровли.

Стоит учесть, что отличия в скатных конструкциях связаны с типом стропил (висячие или наслонные), с неравномерностью углов наклона, с размерами свеса карниза. Также стоит учесть и ошибки при проектировании. Одной из наиболее распространенных из них считается ошибка с расчетом расходования материалов на весь комплекс. Процесс составления чертежных схем лучше всего доверить специалистам. Кровельная конструкция возводится в соответствии с принятыми строительными нормами

Кроме того, важно минимизировать возможные ошибки и дефекты. Так, если выбор типа кровли и способ монтажа выбраны неверно, это послужит причиной обрушения кровельной конструкции

При неверно начерченном уклоне и его возведении есть риск увеличения нагрузки на крышу. Хотя допускаются ошибки при конструкции вентиляционных элементов. Сам по себе чертеж не должен быть сложным, однако следует соблюдать правила установки всех кровельных элементов, соответственно, они должны быть прописаны. Профессионально выполненный план кровли увеличивает безопасность конструкции.

Односкатная крыша – общее устройство

Из-за внешней простоты односкатные крыши часто недооценивают. Действительно, у неё предельно простая и незатейливая конструкция. Но прямолинейные формы задают скромный, при этом элегантный вид всему зданию. Это позволяет сделать яркие акценты и легко достичь индивидуальности в оформлении фасада.

Однако, зачастую потенциал не используется и наполовину. Ведь такую крышу хорошо запланировать под жилое помещение – вся площадь задействуется максимально эффективно. Получается просторное светлое помещение – вместо глухих фронтонов вполне возможна установка больших панорамных окон. Но на них стропила не положить, для этого нужна более надёжная опора – если не капитальные стены, то хотя бы мощный каркас. Поэтому конструктивные элементы те же, что и у всех крыш: мауэрлат, сами стропила, при этом не исключаются прогоны, лежни, а дополнительную прочность обеспечивают стойки с подкосами. Вся простота заключается в том, что у крыши всего один скат, значит – одна плоскость для разметки, выравнивания – вообще для работы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

• Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
• Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
• Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Устройство металлического каркаса

Зависимость шага стропил от материала кровли

Существует большое количество видов кровельного покрытия. Большинство из них заметно устарели и мало используются в современном строительстве. Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:

• Профлист.
• Профнастил.
• Металлочерепица.

Необходимо учесть, что профлист и профнастил представляют собой одну группу профилированного покрытия. Некоторые источники считают их разными наименованиями одного и того же материала, другие разделяют их по высоте волны. У профлиста высота волны больше, а профнастил несколько более плоский. Первый вид может использоваться не только как кровельное покрытие, но и в качестве материала для строительства заборов, ограждений, металлических гаражей и т.п.

ПрофнастилИсточник plantu.ru

Профнастил имеет меньшую волну и предназначен для укладки в качестве кровли. Оба материала имеют общую специфическую особенность – профилирование выполнено только в продольном направлении, что расширяет их возможности и позволяет делать кровлю для круглых крыш и навесов.

Кровля из профнастилаИсточник kostromaremont.ru

Шаг стропил двускатной крыши под профнастил выбирается с учетом этой особенности материала. Если величина будет слишком завышенной, появится возможность провисания кровли между стропилами. Кроме того, появится чрезмерная нагрузка на планки обрешетки, которые могут быть не готовы к ней. Важным параметром также становится площадь ската. Шаг стропил односкатной крыши под профнастил намного меньше, чем у двускатной кровли, поскольку длина опорных элементов и величина нагрузки у нее значительно возрастают и требуют повышенного количества опор.

Металлочерепица внешне напоминает полотно из натуральной керамической черепицы. По всем своим эксплуатационным качествам она очень похожа на профнастил или профлист, но в физическом отношении она имеет важную особенность – наличие не только продольных, но и поперечных волн. Это позволяет несколько увеличить шаг между стропилами двухскатной крыши под металлочерепицу, или руководствоваться при выборе размерами теплоизолятора.

Двускатная кровляИсточник karlovkrovlya.ru

При использовании шифера или ондулина шаг стропил принимают соответственно степени жесткости этих материалов. Как вариант, увеличивают плотность укладки обрешетки, или устанавливают сплошной вариант из толстой фанеры.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

• Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
• На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
• Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

• Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
• Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
• Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
• Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
• Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
• Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
• Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
• Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу

Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Дополнительные элементы

В описаниях обустройства кровли иногда упоминается использование крепежных усиленных уголков 100х100. Но опытные плотники и кровельщики никогда не применяют такой метод, потому что подобные опоры откровенно ненадежны и непрактичны. Подлинно профессиональный подход — использовать специальные скобы. Их применяют уже много десятилетий, и, несмотря на все новейшие технологические решения, подобный шаг вполне оправдан и в XXI веке.

В некоторых случаях пользуются металлическими шпильками. Это подразумевает, что нельзя обойтись без упрочняющих накладок из металла. Часть мастеров отдает предпочтение гвоздевым полосам из оцинкованного металла. Ряды зубцов высотой примерно 0,8 см — их основная характерная особенность. Гвоздевые полосы весьма надежны и практичны.

Основные элементы

Стропила – часть несущей конструкции крыши.

Наслонный тип стропил состоит из следующих деталей:

• стропильные ноги – расположенные вдоль скатов бруски;
• лежни;
• прогоны;
• подкосы.

Основной функцией стропильных ног является защита крыши от прогибов, часто образующихся в результате воздействия снежного покрова.

Остальные элементы служат для поддержки кровли, снятия нагрузки с остальной ее части и распределения на опорные столбы и стены.

Использование наслонных стропильных конструкций целесообразно в случае, если предполагается использовать в конструкции столбы вертикального типа. Между ними должно оставаться свободное пространство (как минимум 8 метров).

Эти сравнительно небольшие пролеты перекрываются при помощи стропильных ног, расположенных на расстоянии 800–1200 см одна от другой.

Так, при установке стропил надо обращать внимание на то, чтобы верхними концами они упирались в прогоны, а нижними – в мауэрлат. Что касается мауэрлата, который переносит часть нагрузки на стены и является одной из важнейших частей системы стропил, то он должен быть прикреплен к верхнему обрезу стены

Что касается мауэрлата, который переносит часть нагрузки на стены и является одной из важнейших частей системы стропил, то он должен быть прикреплен к верхнему обрезу стены.

Для максимальной устойчивости стропильных ног нужно смонтировать подстропильную раму.

Разновидности стропильных систем

Существуют наслонные и висячие стропильные системы. По статистике чаще всего применяются конструкции наслонного типа. При обустройстве такой системы стропила упираются в мауэрлат. Функцию центральной части выполняет простой коньковый прогон. Для увеличения прочности системы монтируются поддерживающие балки.

Разновидности стропильных системУстройство стропильной системы двухскатной крыши

В случае же с висячими стропилами конструкция системы комплектуется дополнительными стойками, способствующими оптимальному распределению нагрузки по всей площади кровельной конструкции.

Виды стропил

Изготовление и монтаж стропил обеих разновидностей осуществляется в аналогичной последовательности, но с учетом перечисленных выше особенностей и различий.

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