Стропильная система для односкатной и двускатной крыши – расчеты, конструкция, виды

Крыша – элемент дома, который служит не только защитой от природных сюрпризов в виде ветра, атмосферных осадков и других явлений, но и выполняет декоративную функцию. Внешний вид строения напрямую зависит от вида крыши, ее конструкции и материала, которым она покрыта. Наиболее простыми вариантами являются односкатная и двускатная крыши. Их монтаж можно сделать самостоятельно, зная технологию возведения и имея хотя бы небольшой опыт строительных работ.

Односкатная крыша – основные нюансы возведения

Крыши с одним скатом используются в основном при строительстве хозяйственных построек: гаражей, сараев, бытовых сооружений. Достоинствами односкатной крыши является простота расчетов, несложный монтаж, небольшие затраты материалов, устойчивость к ветровым нагрузкам, возможность самостоятельного возведения, ремонтопригодность.

Конструкция односкатной крыши включает в себя два мауэрлата и стропильные ноги. Если пролеты большие, то необходимо добавить дополнительные элементы, увеличивающие несущую способность кровли, которые укрепляют стропильную систему: подкосы, стойки, схватки, прогоны, лежни.

При расчетах сечения для возведения односкатной крыши в частном доме нужно учитывать вес кровли, ветровую и снеговую нагрузку. По среднестатистическим показателям следует придерживаться следующих рекомендаций:

• При длине пролета меньше 4,5 метров используем цельные стропилины, изготовленные из бревен диаметром 120-180 мм и вытесанных из них досок , бруса сечением 100х100 мм.
• Если длина пролета находится в пределах от 4 до 6 метров, для стропил используем бревна диаметром 180-200 мм и вытесанные пластины, а брус сечением 150х150 мм. Иногда можно обойтись стандартной шестиметровой длиной бруса. При значительном угле наклона и длине пролета около 6 метров стыкуем стропильные ноги по длине. В качестве дополнительного крепления используем подкосы.
• Если пролеты превышают 6 метров, делаем промежуточные стойки, на которые будет ложиться нагрузка, таким образом, меньше будет провисать балка. Расчет в этом случае выполняем, учитывая промежуточные опоры. Для стропил берем материал такого же сечения, что и для пролетов до 6 метров. В этом случае выполняем наращивание стропил по длине.

Рекомендуются следующие параметры бруса: для мауэрлата со стороной 180-200 мм, для опор сечением 80х80 см.

Расстояние между стропилами зависит от нагрузки на крышу, наличие мансардных окон, используемого теплоизолятора. Скат, на который будет опираться стропилина, делим на равные части, чтоб между стропилами был одинаковый шаг. Чем больше длина пролетов, тем меньше делаем шаг между стропилами. Для утеплителя рекомендованы следующие значения шага:

• минвата – 58 см;
• экструдированный пенополистирол и пенопласт – 60 см;
• для пенополиуретан шаг не важен.

Угол наклона ската крыши зависит от материала кровли. Чем выше угол наклона, тем меньшая вероятность протечек. Для битумной черепицы оптимальным углом наклона будет 20-45 градусов, керамической — 30-45 градусов, для металлической – 20-45 градусов, для шифера – 6-27 градусов, для оцинкованных листов – от 14 градусов.

Чем меньше угол наклона, тем меньше расход материалов для кровли, но при уменьшении угла увеличивается вероятность протечек.

Как построить односкатную крышу – пошаговая инструкция

Перед устройством стропильной системы весь пиломатериал нужно обработать антисептическими веществами, чтобы защитить дерево от гнили, грибка и насекомых. В местах соприкосновения элементов из разных материалов укладываем слой гидроизоляции, например, на стены из кирпича, бетона или других недеревянных конструкций.

Устройство стропильной системы для односкатной крыши предусматривает выполнение следующих шагов:

1. Укладываем мауэрлат. На высокой и низкой стене заподлицо укладываем на гидроизоляционный слой брус сечением 100х150 мм. Закрепляем брус с помощью скоб, металлических уголков, анкерных болтов, шпилек или другого крепежа.
2. Изготавливаем стропильные ноги. Берем доску сечением 50х200 мм, делаем из нее шаблон для стропил. Укладываем ее на мауэрлат так, чтобы выступали края на 55-60 см. Выступы должны быть больше, чем планируются будущие козырьки. Излишки спиливаются после монтажа. На заготовке отмечаем, где будут делаться запилы, глубина которых не должна превышать одной трети ширины доски.
3. Выполняем разметку стены так, чтобы крайние стропилины не лежали на стене, оставляем промежуток около 4-5 см.
4. Изготовленные стропилины крепим их по разметке на мауэрлат с помощью скоб, гвоздей или металлических уголков.
5. Далее нужна кобылка в стропильной системе, делаем ее шаблон из остатков доски, учитывая ширину свеса. Затем изготавливаем все карнизные элементы и крепим их, включая кобылки на крыше, прокладывая гидроизоляционный слой.
6. На заключительном этапе устройства стропильной системы обрезаем излишки стропил, крепим по периметру ветровую доску сечением 25х100 мм.
7. Далее набиваем обрешетку разреженную или сплошную в зависимости от типа кровельного материала.
8. Поверх обрешетки устраиваем гидроизоляционный слой, затем укладываем слой утеплителя и кровельный материал.

Чтобы крыша была надежной защитой от непогоды и ветров, важно правильно рассчитать сечение пиломатериала, высчитать шаг и угол наклона стропилин. Оптимально устанавливать односкатную крышу в наветренную сторону, это минимизирует ветровое воздействие.

Крыша с двумя скатами – типы стропильных систем

Более распространенным вариантом стропильной системы для частного дома является двускатная крыша. От надежности и крепости каркаса зависит выполнение основных функций крыши: выдержит ли она ветровые и снеговые нагрузки. Нужно правильно рассчитать расстояние между стропилинами, угол наклона, подобрать материал с необходимым сечением, учитывающим вес материала, которым покрыта кровля, и климатические условия.

При расчете нагрузки на стропильную систему следует учитывать, что существует три ее вида:

1. Постоянная. В нее входит вес всех элементов крови: гидроизоляции, утеплителя, материала кровли, доборных элементов, отделочных материалов. В среднем она составляет 40-45 кг на квадратный метр.
2. Переменная. К этим нагрузкам относятся ветровые, снеговые нагрузки, а также нагрузки во время выпадения осадков. В отличие от двухскатной крыши вальмовая крыша не испытывает больших ветровых нагрузок.
3. Особая. Рассчитывается в местах с сейсмической активностью, штормовыми ветрами, торнадо и т.д.

Двухскатные крыши классифицируются по типу ската и по способу опирания стропил. Конфигурация кровли может быть простой с прямыми скатами, ассиметричной и ломаной. Самой простой по исполнению является крыша с прямыми скатами, но она проигрывает в свободной площади чердачного пространства. Когда строится крыша двускатная с мансардой лучше выбирать кровлю с ломаными скатами, которые имеют линию, где меняется угол наклона. За счет уменьшения угла наклона в нижней части можно увеличить свободное пространство мансарды.

По способу, каким опираются несущие элементы, стропильные системы делятся на виды: наслонные и висячие.

Наслонные. Эти стропильные системы позволяют перекрывать небольшие дома шириной не более 14 метров. Стропилины такого каркаса имеют две опоры: верхним концом они опираются на коньковый прогон, а нижним – на мауэрлат. Устройство стропильной системы наслоннного типа возможно для домов с наибольшей длиной дома, которая не предусматривает усиления центрального ригеля, а также для строений, имеющих внутри не менее одной несущей стены или колоны. На стропила наслонного каркаса действует только нагрузка на изгиб, которую можно уменьшить с помощью различных подкосов.

Висячие. В этой конструкции нет опорных элементов, что позволяет использовать рационально свободное пространство. На мауэрлат опираются только нижние концы стропил, верхние концы остаются в подвешенном состоянии и надежно соединяются между собой, напоминая установку ферм. Висячие стропила испытывают нагрузку на изгиб и распирание, которое компенсируется путем использования ригелей и завязок, связывающих стропильные пары между собой. Для устройства двухскатной крыши висячего типа используются треугольные фермы, которые благодаря жесткой форме не подергаются нагрузкам.

Монтируем стропильную систему двухскатной крыши – технология

Перед тем как монтировать каркас, нужно сделать правильно расчеты снеговой, ветровой нагрузок, угла наклона крыши, длины, шага и сечение стропил, подсчитать необходимое количество пиломатериала. Расчет стропильной системы двухскатной крыши выполнятся в следующей последовательности:

Выбираем конструкцию и определяем оптимальный угол наклона крыши, он зависит от климатических условий и используемого материала для кровли. Для мягкой кровли уклон кровли составляет от 5 до 20 градусов, для профнастила, металлочерепицы, шифера, ондулина – от 20 до 45 градусов.

Высчитываем максимально возможную нагрузку, в которую входит постоянная нагрузка (вес кровли) и временная (снеговая и ветровая), умножаем на поправочный коэффициент с учетом угла наклона кровли. К полученному результату добавляем 10%, чтобы был запас прочности для каркаса.

С помощью теоремы Пифагора вычисляем длину стропил. Квадрат длины стропилины равен сумме квадратов половины длины заложения и высоты кровли. Зная длину стропильных ног, можно высчитать высоту конька.

Сечение пиломатериалов выбираем в зависимости от длины стропил, возможных нагрузок и шага между стропилами. Чем выше показатели, тем больше должно быть сечение. Для расчета сечения существует специальная таблица.

Стропильная система крыши с двумя скатами включает в себя следующие элементы: мауэрлат, лежень, стропилины, подкосы, стойки, затяжку.

Когда готовы все элементы стропильной системы, готовим чертежи и приступаем к монтажу, который разбиваем на несколько этапов:

1. Крепление мауэрлата. На верхний пояс наружных стен, которые будут служить опорой для крыши, укладывается мауэрлат. Так как длина пиломатериалов меньше длины мауэрлата, делаем сращивание двух кусков мауэрлата. Спил делаем под прямым углом. Соединение выполняем с помощью болтов. Если выбран наслонный тип, то по внутренним перегородкам монтируем лежень. Все элементы надежно закрепляем с помощью шпилек или анкерных болтов.
2. Далее монтируем стропильные ноги, фиксируя их в узлах гвоздями и скрепляя между собой металлической накладкой. В стропилинах делаем заранее выпил для крепления к мауэрлату. Первыми выставляем крайние стропила, по которым с помощью уровня выравниваем остальные.
3. Когда стропилины установлены, монтируем вспомогательные опорные элементы: затяжки, подкосы, схватки. Для надежной фиксации ригеля делаем так, чтобы его конец выступал на половину толщины бруса, затем подгоняем его к стропилине, фиксируя с помощью гвоздей.
4. На готовую стропильную систему набиваем обрешетку, на нее укладываем кровельный материал. Шаг обрешетки выбираем в зависимости от вида материала, которым покрыта крыша, его эксплуатационных характеристик. Под металлочерепицу шаг составляет 35 см, под шифер и профнастил – 45 см, под мягкую кровлю набиваем сплошную обрешетку.

Монтаж односкатной крыши своими руками проще, чем двухскатной. Но крыша с двумя скатами выглядит эстетичнее. Кроме того, она дает возможность использования чердачного пространства для обустройства мансарды. От качества кровли зависит дальнейшая эксплуатация дома, поэтому, не имея достаточного опыта кровельных работ, лучше обратиться к специалистам.