Двухскатная крыша: стропильная система своими руками

Работы по устройству крыш должны соответствовать требованиям СНиП РК 3.02-06-2002 «Крыши и кровли», СНиП II-26-76 «Кровли», СНиП 31-02-2001 «Дома жилые одноквартирные» и СНиП 2.08.01-89* «Жилые здания». По несущей способности и нагрузкам конструкции крыш и кровли должны соответствовать СНиП 2.01.07 и выполняться в соответствии с указаниями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции».

Прогоны и стойки в стропильных системах

Основными элементами подстропильной конструкции, направленной вдоль здания, являются долевые балки — прогоны. Прогоны покрытий предназначены для передачи действующих нагрузок (собственный вес, вес кровли, ветровые и снеговые нагрузки) на несущие конструкции.

  1. В чердачных крышах прогоны опираются на торцевые (боковые) и внутренние несущие стены или стойки, передающие давление от веса крыши на внутренние стены или столбы.
  2. В бесчердачных крышах прогоны опираются на несущие конструкции стен, ригелей или непосредственно на столбчатые фундаменты.
  3. В подвесных перекрытиях прогоны подвешивают к конструкциям колон и ферм.

Что входит в стропильную систему?

В торцах верхней части такого дома оставлены стены, имеющие вверху треугольную форму. Эти стены называются фронтонами, реже – щипцами. Отсюда пошло название подобной конструкции крыши – щипцовая.

Существует два принципиальных типа двухскатных крыш – наслонные и висячие. Наслонная стропильная система опирается на внутренние стены помещения, придавая им большую прочность. К преимуществам конструкции относится применение пиломатериала меньшей длины, что упрощает монтаж и удешевляет транспортировку.

Чаще всего используется висячая конструкция двухскатной крыши, схема и расположение элементов которой показаны на рисунке 1.

Что входит в стропильную систему?

В общую систему для всех крыш входят:

  • стропила – толстые деревянные доски, укладываемые вдоль ската кровли;
  • затяжка, соединяющая между собой скаты и располагающаяся в нижней части крыши (представляет собой длинную балку);
  • подкосы – служат для устранения провисания скатов и выполняют функцию распорок. Одним концом они крепятся на затяжку, а другим – на скат, создавая этим распирающее напряжение;
  • коньковый брус – фиксируется в верхней части крыши в месте пересечения скатов. Его положение должно быть горизонтальным, иначе конструкция будет не только перекошена и потеряет эстетичность, но и станет недостаточно прочной;
  • бабка (стойка) – представляет собой относительно короткий брус, подпирающий коньковое соединение. Своим нижним концом бабку упирают в затяжку, создавая монолитную конструкцию;
  • ригель – используется в качестве альтернативы бабке и располагается параллельно затяжке в верхней части перекрытий. Его использование позволяет избежать применения подкосов или перенести их в самую нижнюю часть стропильной системы. Все перечисленные элементы при объединении образуют ферму;
  • мауэрлат – является толстым и прочным брусом, проложенным у основания крыши (на верхней части стены). Именно на этот брус будет оказываться давление скатов и находящихся на них осадков. Применение мауэрлата позволяет повысить герметичность крыши и избежать деформаций стен, равномерно распределяя принимаемое на себя давление;
  • обрешетка – обшивается поверх стропил и служит для последующего настила кровельного покрытия.

В разных конструкциях расход материалов отличается. Перед сбором крыши посвятите время планированию и посчитайте требующееся количество бруса и досок.

Рамная конструкция

В основе стропильной системы — треугольники, жесткие геометрические фигуры, неподвижные при давлении на них с какой-либо стороны. Форма четырехугольников может изменяться, поэтому стропильная система крыши выполнена в виде треугольных ферм. Их оформляют таким образом, что вся нагрузка приходится на внешние стены, внутренние перегородки не выполняют несущей функции, в отличие от наслонных систем, в которых нет ферм. Нагрузка передается вертикально, не оказывая на конструкции бокового давления. При больших пролетах в фермах используют дополнительные детали. Расстояния между фермами определяют расчетами, их нельзя самовольно увеличивать, уменьшать тоже нежелательно.

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

Для основательных домов со сложной геометрией требуется профессиональный проект, где будут учтены различные факторы: роза ветров, статистика осадков, местоположение здания, используемые материалы и т.д. На коленке такой проект создать крайне сложно.

Читайте также:  Инструкция по монтажу двухскатной крыши

Снег не удержится под таким углом

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

Однако если же нужно спроектировать и самостоятельно построить небольшую кровлю для своего загородного домика, без каких либо изысков и сложных дизайнерских решений, то нужно лишь придерживаться некоторых общеизвестных истин и правил:

  1. Чем выше кровля, тем больше ветровая нагрузка. Чем ниже – тем выше снеговая
  2. Выше крыша – больше чердачное пространство, а соответственно и полезное
  3. Стандартный шаг между стропилами 60 см между осями последних
  4. Для стропил используют доску 150х50мм, брус для опор 100х100мм., маурлаты из бруса не менее 150х150мм
  5. Чем дешевле доска, тем больше геометрическая погрешность (около 1 см)
  6. Стропила и опоры допускается наращивать
  7. Чем длиннее используемая доска, тем больше нужно развязок и ригелей
  8. На соединительные узлы действует две основные силы: на сдвиг и на отрыв
  9. Стропило надёжней держится, если в нём сформировать посадочное место
  10. Специальные крепёжные шурупы – вещь отличная, но дорогая. Гвозди и скобы недороги и прошли проверку временем, жало последних нужно загибать
  11. Болтовым крепежом конёк стропил не стягивают – со временем может лопнуть
  12. Дерево не любит лежать на кирпиче или камне, — оно со временем превратится в труху. Гидроизоляция не уберёт мостик холода, нужна теплоизоляция – тогда конденсата не будет
  13. Свежесрубленный сруб даёт усадку, поэтому не следует жёстко фиксировать стропила (делать в них посадочные места) к маурлату, иначе конёк крыши уведёт

Порядок монтажа “классического” навесного варианта

Анкера справятся

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

Работа с монтажом не сложная, с ней может справиться два человека. Что нельзя сказать о подготовке и транспортировке материала на место.

1

Прежде всего, по периметру несущих стен укладываются маурлаты (по уровню). Между кирпичной стеной и деревянным брусом укладывают теплоизолирующий материал, чтобы убрать мостик холода, тем самым удаляя возможность возникновения на стыке камня и дерева конденсата. Это убережёт древесину от гниения, а кирпич от разрушения.

В качестве крепежа могут выступать:

  • болтовые шпильки, заранее зафиксированные в стену
  • анкерные болты, закрепляемые непосредственно по месту
  • металлические армированные П-пояса или обычная металлическая проволока, стянутая монтажкой

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

Монтаж стропильной системы

После наступает этап подготовки стропил: подгонка по длине и формирование посадочных мест для маурлата. Поскольку конькового прогона в этой технологии не предусмотрено, а на весу проделывать манипуляции с разметкой проблематично, – всё равно ошибёшься, и плоскость получится волнообразная,  – то формируют временный прогон из 50й доски.

2

С помощью шнура отбивают середину потолочного пространства и по уровню устанавливают временные бабки, к которым пришивают 50ю доску. Следует учитывать все размеры, чтобы коньковая доска была выставлена ровно посередине и на необходимую высоту. По ней будут размечаться и выставляться все пары стропильных ног.

Сначала прогон, а потом остальное

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

3

Приставляя каждую доску к прогону и маурлату делается разметка для пропила посадочных мест. Для ускорения работ на данном этапе, можно использовать ранее подготовленный трафарет. Для его изготовления можно использовать угольник “Свенсона”.

4

Конёк формируется упором друг в друга парных стропил. Для этого приставив пару по месту, с помощью уровня по оси прогона чертят перпендикуляр на одной доске. После отпила, приставляют её обратно и по ней делают разметку на второй доске. Отпиливают, устанавливают обратно и сколачивают доски.

Разметка доски

5

После монтажа каждой пары устанавливают верхний ригель. Для чего приставляют доску на необходимой высоте, выставляют по горизонтали по уровню, размечают и делают в этом месте пропил для посадочного места, пришивают, лишнее спиливают.

Запил делается только для несущего ригеля. Для остальных затяжек эта операция не обязательна, достаточно использовать гвозди и скобы.

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

6

Шаг между осями стропильных ног составляет 60 см.

7

Дальнейшие действия по формированию кровельного “скелета” аналогичны”.

Также для облегчения понимания принципа монтажа рекомендуется ознакомиться со следующим информативным роликом:

ВИДЕО: Строительство каркасного дома. Стропильная система. Строй и Живи

Читайте также:  Дефектная ведомость на ремонт кровли из профнастила

Общий вид стропильной системы и кровельного пирога

Стропила и кровельный пирог многощипцовой крыши в принципе повторяют основные моменты этих конструкций для других типов кровель. Поэтому остановимся на важных моментах, учитывать которые необходимо еще на этапе планирования кровли:

  • Мауэрлат подвержен большим нагрузкам и для него целесообразно выбрать брус сечением 150*150 мм. Его крепление удобнее производить на анкеры, заложенные в стены еще в процессе их возведения;
  • Стропила могут крепиться к мауэрлату тремя основными способами: запил, скобы или уголки. В верхней части соединение стропил производится коньковым брусом;
  • Укрепляющими элементами для стропил в разных решениях многощипцовых крыш будут разные элементы. В случае основы в виде вальмовой кровли будут монтироваться диагональные стропила, которые обязательно изготавливаются сдвоенными и укрепляются нарожниками. Укрепление стропильных ферм возможно подкосами или ригелями. В здании большого размера удобно использовать для затяжек стропильных ферм потолочные балки;
  • Особого внимания требует монтаж ендовы. В этих местах выполняется сплошная обрешетка и укладывается два слоя гидроизоляции. На гидроизоляционный слой монтируется планка ендовы. Если элемент требует стыковки, то монтаж производится снизу вверх, чтобы верхняя планка перекрывала нижнюю и вода не могла затекать под нее;
  • Устройство обрешетки и утепление данной кровли в общих чертах повторяет данные этапы для любой другой кровли.

“Неправильные” каркасные дома

Квинтэссенция “направильного” каркасного домостроения

  1. Тотальное использование материала естественной влажности. Причем материала массивного, который сильнее всего усыхает и меняет свою геометрию в процессе усушки.
  2. Брус в углах и на обвязках и даже на стойках –  это мостики холода и неудобство в дальнейшей работе.
  3. Отсутствие хэдеров и усилений проемов.
  4. Не пойми как сделанная укосина, плохо выполняющая свою роль и мешающая утеплению.
  5. Сборка на уголки с черными саморезами, назначение которых – крепление ГКЛ при отделке (а не использование в силовых конструкциях).

Что самое любопытное, при желании его можно отнести и к “полуправильным”: ведь если саморезы не сгниют (черные фосфатированные саморезы отнюдь не образец коррозийной устойчивости) и не полопаются при неизбежной усушке бруса, данный каркас вряд ли развалится. То есть право на жизнь такая конструкция имеет.

“Неправильные” каркасные дома

В чем основной недостаток “неправильных” каркасов?  Если люди разбираются в том, что они делают, они довольно быстро приходят к канадско-скандинавской схеме.  Благо, что информации сейчас навалом.  А если не приходят, то это говорит об одном: им, по большому счету, наплевать на результат.  Классический ответ при попытке задать им вопрос, почему именно так – “мы всегда так строили, никто не жаловался”.  То есть вся стройка основывается исключительно на интуиции и смекалке. Без попыток поинтересоваться – а как же вообще это принято делать.

Что мешало сделать доску вместо бруса?  Сделать усиления проемов?  Сделать нормальные укосины? Собрать на гвозди? То есть сделать правильно?  Ведь ровно никаких преимуществ такой каркас не дает!  Один большой набор не самых лучших решений с претензией на супер прочность и т.п..  Причем трудозатратность такая же как у “правильного”, стоимость – тоже, а материалоемкость, возможно, даже больше.

Крыша без единого гвоздя

Курицы врубались в несколько боковых слегов. Сами курицы вырубались из еловых стволов, крюк получался из корневой системы. На курицах держался поток – выдолбленное бревно, в которое упирался дощатый настил – тёс кровли. Верхняя часть тёса свободно укладывалась на коньковую балку таким образом, чтобы при усадке верхние концы теснин могли свободно сходиться. Для этого оставляли место при укладке. Коньковая балка (кнес) обтёсывался с двух сторон, чтобы теснины плотнее прилегали.

Если оставить 10 см для подъёма теснин по кнесу, то этого хватит с лихвой, потому что при усадке будет опускаться и курица, а значит и теснины лежащие на слегах. Сверху теснины придавливали к коньковой балке охлупнем – тяжёлым выдолбленным бревном. Таким образом тёснины закреплялись и в верху крыши и на отвесах.

Читайте также:  Как правильно установить громоотвод на деревенском доме

Кончено, дотошно следовать древней технологии сейчас никто не заставляет, где уместно, можно использовать гвозди, саморезы и т.п. Главное уловить принцип. А в чём он?

Вот в чём:

Таким же образом можно крепить сегодня сплошную обрешётку на слеговой крыше. Если нет желания возиться с курицами (хотя это не труднее, чем со стропильной системой), то можно упирать доски в выдолбленную в верхнем венце ложбину. Причём можно наоборот – крепить доски на коньковой балке, чтобы они потом опустились в ложбину в верхнем венце. Именно таким образом действуют при устройстве тёплой крыши по «норвежской» технологии, о которой я вкратце скажу ниже.

Немного о том, как рассчитываются висячие стропила

Висячие стропила, их конструкция и узлы требуют точного расчёта, потому что представляют собой сложную систему. На этапе проектирования нужно учесть множество факторов и все эксплуатационные особенности здания. Ошибочные данные могут привести к деформациям кровли и даже к её обрушению.

Висячие стропила – достаточно сложная конструкцияИсточник

Расчёт висячей стропильной системы лучше доверить профессионалам. Но можно использовать уже готовый проект постройки. Для того же, чтобы примерно прикинуть расходы на создание такой крыши и сравнить технологии, можно воспользоваться онлайн калькулятором стропильной системы. В интернете таких сервисов достаточно много.

Для расчёта необходимы такие параметры:

  • Габариты перекрываемого помещения;
  • Наличие мансарды;
  • Максимальная нагрузка на кровлю в вашем регионе;
  • Угол уклона скатов крыши;
  • Материал, из которого состоят стены;
  • Предполагаемый тип кровельного покрытия.

Результатом расчёта будут такие параметры, как сечение стропил, величина шага, а также тип и форма ферм.

Арочная ферма – пример расчета

Во время сборки фермы в виде арки для обычного навеса потребуется осуществить правильные расчеты. На данном примере, соответствующем размеру пролета в 6 метров, промежутками между арками в 1,05 метра, высотой конструкции в 1,5 метра, что соответствует арочной ферме, показано, как осуществляются все необходимые расчеты. Подобная конструкция отличается не только своей прочностью, но и эстетичностью. Длина пролета нижнего уровня арочной фермы соответствует величине 1,3 метра(f), а радиус окружности в нижнем поясе составляет 4,1 метра(r). Угол между радиусами составляет 105, 9776º (а).

Длина профильной трубы (mh) для обустройства нижнего пояса вычисляется по формуле:

mh – это длина профиля для нижнего пояса;

Pi – постоянная величина (3,14);

R – радиус окружности фермы;

Арочная ферма – пример расчета

a – угол между радиусами;

в итоге должно получиться:

Узлы конструкции устанавливают на участках нижнего пояса на расстоянии 55,1 см. Для простоты сборки желательно округлить это расстояние до 55 см, при этом, увеличивать шаг установки узлов не рекомендуется. Удаление между крайними точками следует рассчитать отдельно.

При длине пролета не больше 6 метров допускается не делать сложных расчетов и не использовать сварку. Достаточно использовать одинарную или двойную балку, осуществив изгиб элемента конструкции под нужным радиусом. Несмотря на это, нужно правильно подобрать толщину металлических элементов, чтобы арка смогла выдержать все нагрузки.

Начало работ

Работы над кровлей начинаются с устройства мауэрлата своими руками. Мауэрлат в каркасном строительстве часто заменяется на брус внешней обвязки, то есть брус, соединяющий все четыре стены дома в одну конструкцию. В качестве мауэрлата или верхней обвязки используется брус 100х150 или 150х150 мм. Подробнее об устройстве бруса верхней обвязки читаем здесь.

Когда эти работы выполнены, можно начинать выводить фронтон и приступать к устройству стропильной системы. Все работы могут выполняться своими руками, это не так сложно, однако один-два помощника вам все-таки потребуется.

Начало работ

Конструкция крыши

Вся обработка стропильных балок перед сборкой и установкой производится на земле. Желательно выбрать ровную площадку, на которой можно гораздо легче обрезать брус в нужный размер, сделать выпилы или пазы, просверлить крепежные отверстия. Когда элемент готов, его можно поднимать наверх и приступать к фиксации.