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
Каким требованиям нужно следовать во время возведения стропильной системы
Жесткость
Очень важно, чтобы все элементы крыши, включая соединительные точки, были достаточно жесткими, и не деформировались под воздействием силы сдвига и распора. Вся конструкция должна представлять собой треугольник
Такую же форму придают и рамам, закрепляющимся параллельно друг другу. Благодаря их жесткому закреплению, крыше придается достаточная устойчивость. Если же фермы получатся подвижными, с большой долей вероятности в будущем может случиться беда. Такую крышу можно считать недоделанной, а значит, она может не только разрушиться сама по себе, но и обвалить стены.
Малый вес
Нельзя, чтобы крыша была тяжелой, поэтому стропильную систему двускатной крыши изготавливают из древесины. Если же крыша получается достаточно увесистой, то несущее основание изготавливают из металлических элементов. Как вариант, используют хвойное дерево, выше первого сорта с влажностью менее 18 %. В этом случае все элементы из дерева обязательно обрабатывают антисептическими и антипиреновыми средствами. Такая обработка стропил, как правило, выполняется еще до монтажа. Лишь после такой обработки можно быть уверенным в том, что система стропил двухскатной крыши будет достаточно прочной и крепкой.
Высококачественный материал
Выбирая материал для стропильной системы, нужно обращать внимание на его качество. Древесина для стропильной системы должна обладать следующими качествами:
- Подходит дерево 1-3 сорта. Допускается минимальное количество сучков и трещин. На каждом метре может присутствовать не более 3 сучков диаметром менее 3 см. Возможно наличие трещин лишь с частичным углублением, их длина не должна превышать ½ протяженности доски. Несущие конструкции изготавливают из деревянных элементов толщиной не менее 5 см, площадью от 40 см2.
- Доски из древесины хвойных пород могут иметь длину не более 6,5 метров, а из лиственных – не более 4,5 метров.
- Мауэрлат, подушки и прогоны изготавливают из лиственного дерева твердых сортов. Они подвергаются обработке антисептиком.
Монтаж висячих стропил
После выбора стропильной конструкции и ее расчета можно приступать к монтажным работам.
Устройство висячих стропил на строительной площадке выполняется по следующей схеме:
- Для точности монтажа и удобства, отмечают центр крыши и высоту конька. Для этого по фронтонам в центре временно закрепляют две доски, на них делают отметку по высоте конька.
- Изготавливают шаблон для стропильных ног. Берут доску, прислоняют ее к мауэрлату нижним концом, а к отметке высоты конька – верхним концом. Отмечают места расположения верхнего и нижнего запилов.
- Используя шаблон, изготавливают необходимое количество стропильных балок. В зависимости от будущего расположения в ферме помечают их на правые и левые стропилины. Выкладывают их по парам (так как каждая ферма состоит из двух стропилин – правой и левой).
- Начинают сборку первой фермы (арки). Две стропильные балки соединяют вверху внахлест, встык или путем врубки.
- Устанавливают затяжку и, если это предусмотрено схемой конструкции, бабку и подкосы.
- Поднимают ферму на крышу и монтируют ее с торца постройки (на фронтоне). Крепление выполняется к мауэрлату с использованием уголков и гвоздей или саморезов.
- Со стороны второго фронтона устанавливают такую же арку.
- Между фронтонной парой арок натягивают бечевку, чтобы остальные арки были установлены четко по линии и обозначенному уровню.
- Оставшиеся арки выставляют между фронтонами с шагом, предусмотренным проектом. Уровень арок по высоте контролируют натянутой бечевкой. Для исправления небольших погрешностей в размерах, высоту регулируют путем подкладки под стропилины деревянных дощечек.
На этом установка стропил окончена. Теперь можно приступать к очередным кровельным работам: укладывать утеплитель и гидроизоляцию, набивать обрешетку, монтировать кровельный материал.
Определяем высоту, на которую требуется поднять стену
Чтобы обеспечить найденный угол уклона односкатной кровли, необходимо одну из стен поднять выше. Насколько выше узнаем, вспомнив формулы расчета прямоугольного треугольника. По ним находим и длину стропильных ног.
Как высчитать параметры односкатной крыши
При расчете не забудьте, что длина получается без учета свесов, а они нужны чтобы защитить стены дома от осадков. Минимальный свес — 20 см. Но при таком маленьком выступе за пределы здания смотрится односкатная крыша куцей. Поэтому обычно делают свесы не менее 60 см на одноэтажных зданиях. На двухэтажных они могут быть и до 120 см. В данном случае ширина свеса определяется исходя из эстетических соображений — крыша должна смотреться гармонично.
Пример рисунка в ScratchUp
Проще всего определить насколько надо продлить кровлю в дизайнерских программах, позволяющих прорисовать здание в масштабе и «поиграться» со свесами. Отображаться все должно в 3-х измерениях (наиболее популярная программа ScratchUp). Покрутите в ней разные размеры свесов, определитесь, с каким смотрится лучше (это если проекта нет), а потом заказывайте/делайте стропила.
Собственноручное строительство двухскатной крыши дома
Этапы работ по возведению конструкции
Формула расчета площади крыши (необходимо для расчета количества строительных материалов).
Можно переходить от теории к практике. Первым делом необходимо приступать к укладке балок перекрытия. Выбирать строительный материал необходимо с учетом дальнейшего применения чердачного пространства: с целью устройства хозяйственного помещения как материал используются обычные доски, а для устройства мансарды (в случае ломаной крыши) необходимы более толстые брусья, упирающиеся на несущие стены.
Здание по периметру оборудуется мауэрлатом, который фиксируется анкерами. В нем можно будет сделать гнезда для брусьев-подпорок.
Затем можно переходить к работам над фермами. Можно их изготавливать заблаговременно и просто поднять на крыше, а можно изготовить непосредственно во время процесса.
Примите во внимание, что фронтоны нужно делать до. Также как и стропила, их изготавливают из деревянных досок с размером сечения 50х150 мм
Как правило, стропила располагаются таким образом, чтобы в конек упирался верх, а низ – в мауэрлат. Если это осуществить невозможно, можно применить дополнительные элементы, носящие название подпятники. Так стропила, упираясь в балку перекрытия, будут крепиться прочнее и надежнее.
Схема установки и крепления мауэрлата.
Особое соединение устраивается в верхней части стропильной системы, именуемое “замком”. Для обеспечения максимальной прочности для строительства применяют бабки и ригели.
Как крепежный материал можно применять и шурупы, и гвозди, и проволоку.
Во время строительства можно воспользоваться следующими полезными советами:
- Положение каждого стропила можно контролировать при помощи строительного отвеса.
- Монтаж нужно начинать с противоположных ферм, между которых натягивают шнур-ориентир.
- Иногда можно применять подкосы, упирающиеся в середину стропильной ноги и в стойку и фиксирующиеся гвоздями. Таким образом каркас получается более жестким.
- Удобнее подготавливать стропила заранее, чтобы они были симметричными и одинаковыми. Но все-таки с незначительной погрешностью, чтобы каждый отдельно взятый элемент можно было на месте отрегулировать с большей точностью.
- По завершении работ можно переходить к устройству изоляции и укладывать кровельный материал.
- Устройство утепления и гидроизоляции.
Гидроизоляция и утепление крыши
Чтобы создать надежную гидроизоляцию, как материал лучше всего использовать специальную пленку. Существуют виды с диффузионными мембранами или двухконтурной вентиляцией.
Поскольку влажный и теплый воздух снизу поступает в чердачное помещение, материал утеплителя должен быть защищен с обеих сторон от воздействия влаги. С этой целью используются системы пароизоляции, которая не позволяет жидкости скапливаться в гигроскопичном слое материала.
С целью утепления можно применять как насыпной, так и рулонный материал. Самым популярным материалом у строителей считается минеральная вата. Имейте в виду, что при работе с этим материалом необходимо надевать защитную маску и строительные перчатки, поскольку пыль, выделяющаяся из ваты во время укладки, является вредной для слизистых оболочек дыхательных путей, а кожу рук могут повредить занозы, которыми усеян этот материал.
Основные части конструкции стропильной системы
Продумывая устройство стропильной системы крыши, необходимо знать, из каких деталей эта самая система состоит.
#1. Мауэрлат – это как бы фундамент всей системы. Он помогает равномерно распределить нагрузку на стены.
#2. Стропильная нога определяет угол наклона ската, а также общий вид кровли, жестко фиксируя отдельные элементы.
#3. Прогон – скрепляет ноги стропил. Коньковый прогон находится вверху, боковые прогоны – сбоку.
#4. Затяжка – не дает стропильным ногам разъезжаться, соединяя их внизу.
#5. Стойки и подкосы – дают ногам стропил дополнительную устойчивость. Они упираются в лежень (который лежит внизу параллельно коньку).
#6. Обрешетка — набивается перпендикулярно стропильным ногам и представляет собой обрезные бруски или доски. Она призвана передавать всю нагрузку от кровельного материала на стропильные ноги.
#7. Конек крыши — это место соединения двух скатов крыши. Вдоль конька набивается сплошная обрешетка для усиления данной части крыши.
#8. Кобылки — применяют для создания свеса в случае если длинна стропильных ног не достаточна.
#9. Свес крыши — это элемент предназначенный для защиты от попадания на стены избыточного количества осадков.
Теперь рассмотрим такой сложный узел как стропильная ферма. Она имеет плоскую форму, а входят в нее, кроме стропил, растяжки, стойки и раскосы. Их располагают так, что нагрузки на стены внутри дома не происходит. Лишь внешние его стены являются опорами, причем нагрузка идет вертикально. Расстояние между фермами определяется расчетами. Если пролет большой, то ферма состоит из нескольких деталей. У чердака нижний пояс фермы служит в качестве потолка.
Выше приведены примеры деревянных стропильных ферм, кроме этого в некоторых случаях применяют фермы сделанные из бетона и металла.
Особенности стропильной системы
Устройство
Двускатная (щипцовая) крыша образована двумя наклонными поверхностями (скатами), имеющими прямоугольную форму. Основой крыши является каркас, который и называется стропильной системой.
В первую очередь давайте разберемся, из каких деталей состоит стропильная система двускатной кровли, и как она устроена.
Конструкция включает в себя следующие элементы:
Мауэрлат. Служит основой конструкции. Задача мауэрлата заключается в равномерной передаче нагрузки от крыши на стены дома.
Кроме того он выполняет еще одну важную функцию — обеспечивает крепление всей крыши к стенам. Как правило, мауэрлат для двускатной крыши делают из бруса сечением не менее 100х100, который крепится к стенам по периметру строения;
Мауэрлат — основа всей конструкции
Крепление мауэрлата к стенам осуществляется при помощи анкеров или стержней (шпилек);
Стропильная нога или просто стропило. Это, можно сказать, основной элемент, который формирует каркас кровли.Стропильные ноги устанавливаются попарно друг напротив друга и формируют треугольник. Как правило, их делают из бруса сечением 50х150 или 100х150 мм.
Стропильные ноги формируют скаты крыши
Пара стропил называется стропильной фермой. Этот элемент кровли обеспечивает равномерную передачу нагрузок, возникающих от веса крыши, ветра и осадков, на мауэрлат;
Коньковый прогон. Эта деталь служит вершиной двухскатной крыши, правда, в некоторых случаях вершины образуют стропила, а коньковый прогон устанавливается под ними.
В любом случае эта деталь представляет собой балку, которая связывает отдельные стропильные фермы в единую конструкцию.
Надо сказать, что помимо конькового прогона иногда фермы соединяют и обычными прогонами, т.е. балками, которые располагаются на плоскости скатов, как показано на схеме выше.
Коньковый прогон объединяет стропильные фермы в единую конструкцию
- Стойки. Вертикальные элементы конструкции, которые передают нагрузку от стропил внутренним стенам;
- Лежень. Представляет собой балку, которая равномерно распределяет нагрузку от стоек на внутренние стены;
- Затяжка. Деталь, которая соединяет стропила в нижней их части, образуя треугольник;
- Верхняя затяжка (ригель). Соединяет стропила в верхней части;
Подкосы передают нагрузку от ферм на затяжку
- Подкос. Элемент фермы, придающий ей жесткость. Подкосы передают нагрузку от стропильных ног на затяжку или лежень;
- Кобылки. Служат продолжением стропильных ног за пределами стен, образовывая свес крыши;
Кобылки служат продолжением стропил для обеспечения свеса крыши
Обрешетка. Доски, которые монтируются параллельно коньковому прогону, и связывают стропильные фермы. Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала.
Шаг обрешетки зависит от типа кровельного покрытия.
Обрешетка служит основой для монтажа кровельного материала
Некоторые материалы, такие как битумная черепица, требуют сплошной обрешетки. В этом случае доски монтируются вплотную друг к другу либо обшивка осуществляется листовыми материалами, такими как фанера или OSB.
Некоторые строительные материалы требуют монтажа сплошной обрешетки
Надо сказать, что устройство стропильной системы двухскатной крыши может различаться. Об основных возможных вариантах поговорим ниже.
Разновидности двухскатной стропильной системы
Двухскатные крыши бывают двух типов:
С висячими стропилами. Используются в тех случаях, когда расстояние между внешними стенами не превышает 10 м, и между ними нет внутренних стен. Висячие стропила снизу опираются на мауэрлат, а сверху — друг на друга.
Висячие стропила не имеют стоек
Таким образом, ферма с висячими стропилами создает распирающую нагрузку, и передает ее на стены. Для снижения этой нагрузки используются затяжки, которые стягивают стропильные ноги;
Наслонные системы могут иметь различную конструкцию, но в любом случае часть нагрузки их стропил передается на внутренние стены
С наслонными стропилами. Такая конструкция подразумевает использование стоек и лежня (иногда несколько лежней), которые передают нагрузку от стропильных ног на внутренние стены дома.
Подобная конструкция оправдана, если наружные стены располагаются на расстоянии более 10 метров и имеют внутренние стены.
Что это такое?
Стропила – это основной несущий элемент скатной крыши, который принимает на себя основную нагрузку, испытываемую этой конструкцией. Система стропил бывает двух типов – висячей или наслонной. Выбирать между ними приходится, исходя из того, имеются ли внутренние стены в строящемся сооружении, которые могут служить опорой для частей крыши. Система висячих стропил применяется, если таких стен нет, и здесь опорой будут служить лишь внешние стены строения. То есть центральной опоры как таковой эти стропила не имеют и опираются с одной стороны на стену, с другой – на противоположно расположенное стропило. Крепление отдельных элементов производится при помощи прорезных шипов, гвоздей, анкеров или пластин из металла.
Висячие стропила разной длины
Висячие стропила обычно используются для покрывания пролетов шириной 7-10 м. Сфера применения может быть различной – такая система применяется для сооружения кровель на складах, промышленных зданиях, жилых домах.
Кровля, выполненная с висячими стропилами
Система с висячими стропилами
Несмотря на то, что такие стропила устанавливаются под уклоном, они не действуют на стены как распорки – передают только вертикальные нагрузки. Этого удается достичь благодаря использованию растяжек, изготовленных из бруса, располагаемых в основании кровли.
Висячие стропила с затяжкой
Стропильные элементы изготавливаются из бруса, досок или бревен, металла. В обязательном порядке перед началом монтажных работ материал должен быть обработан специальными защитными составами, которые обеспечат дереву длительный срок службы. Они защитят его от грибка, плесени. Если обработать материал противопожарными составами, то дом обретет дополнительную защиту от возгораний.
Параметры стропильной системы двускатной кровли всегда ориентируются на конкретные условия эксплуатации
Крепеж мауэрлата
Каркасная конструкция из стропил закрепляется к балкам перекрытий. Однако в этом случае нагрузка на стропильную конструкцию распределяется в местах крепления балок. Такой подход при установке кровельной конструкции возможен для небольших и легких строений. Мауэрлат нужен для равномерного распределения нагрузки кровли в верхней части стен. Мауэрлат монтируют параллельно коньку будущей кровли. Так составляется основной каркас. На изготовление мауэрлата уходит деревянный брус сечением 150х150, 100х100 или 100х150 мм.
Есть разные способы крепежа мауэрлата к стене
- Для монтажа используются специальные металлические шпильки, которые вмурованы в металлическую балку (она залита по всей длине стенки). Шаг крепления в этом случае составляет до 120 см. Крепеж выполняется в шахматном порядке. При этом выбирается резьба шпилек М12. Элемент может выступать над бетоном до 30 мм. Высота бруса мауэрлата может быть превышена с учетом гидроизоляционного слоя из рубероида. В деревянном брусе должны быть просверлены отверстия, через которые материал крепится (притягивается) к балке (гайками с шайбами).
- Если планируется выполнить монтаж двускатной кровли площадью меньше 250 кв. м, то шпильки, с помощью которых мауэрлат крепится к стене, закладываются в сами стены еще при возведении. Для обеспечения большей прочности и надежности будущий деревянный каркас крепится шпильками, замурованными на достаточную глубину (больше, чем в бетонной балке).
- Проволока-катанка, которая вмонтирована в кладку из кирпича, позволяет осуществить установку мауэрлата. Этот метод хорош тем, что при монтаже кровли учитывается небольшая площадь.
Важная часть кровельной конструкции – фронтон – представляет собой продолжение стены со скатами кровли. На двускатной крыше возводят фронтоны в виде треугольника. Монтаж стропильной системы в этом случае подразумевает установку крайних ферм, которые будут служить их каркасом. Для грамотного возведения каркаса обязательно проверяется вертикальность конструкций с одинаковой высотой. Сверху фронтоны крепятся на конек (прогон), дальше производится монтаж остальных элементов стропильной конструкции.
Установка стропильной системы выполняется на обрешетку с шагом, рассчитанным на установку определенного кровельного материала (учитываются размеры, степень жесткости, способ монтажа). Для гибких материалов (битумная черепица, ПВХ-пленка, рулонный битумный кровельный материал) делается ровный настил сплошным слоем. Утепление кровли – обязательный этап при возведении конструкции, так как нужно позаботиться о минимизации возможных теплопотерь. Это может быть листовой материал, который укладывают на каркас с определенным шагом исходя из расчетов.
