Безраспорная стропильная система двухскатной крыши

Чтобы рассчитать не только количество, но и прочность деревянных стропил для крыши воспользуйтесь данным калькулятором.

Двускатная крыша в самостоятельном исполнении: основы

Кровля с двумя скатами имеет треугольные фронтоны. Фронтоны – это торцевые части конструкции, которые образуют скаты.

Двускатная крыша состоит:

Двускатная крыша в самостоятельном исполнении: основы
  • из стропильной системы;
  • мауэрлата;
  • ригеля;
  • подкосов;
  • стоек;
  • стяжек;
  • обрешеток;
  • упорных брусков и накладок.

Почему стоит выбрать именно такой тип кровли:

  • есть различные варианты конструкции;
  • просто рассчитать и установить;
  • вода стекает естественным образом;
  • протечки маловероятны, так как система целостная;
  • экономия средств и материалов;
  • есть возможность обустроить мансарду или чердак;
  • легко поддается ремонту;
  • прочная, устойчивая к износу.
Двускатная крыша в самостоятельном исполнении: основы

О плюсах конструкции – в видеоролике:

Типы систем:

  • Симметричная. Самая популярная, потому что простая и надежная. Симметрия помогает равномерно распределить нагрузку по всей поверхности на стены несущего характера. Выбирают любой материал (дерево, металл), вне зависимости от утеплителя. Есть запас по нагрузке. Стропила не прогибаются с течением времени. Из недостатков – нельзя обустроить жилой чердак или мансарду. Углы острые, из-за них возникают неудобства.
  • Ассиметричная. Один из углов – более 45 градусов. В таком случае можно обустроить полноценную комнату под кровлей. Но нагрузка на стены распределяется по-разному, поэтому необходим точный расчет.
  • Ломаная. Предусматривает обустройство полноценной комнаты или чердака под ней. Осуществить расчеты очень сложно. Без помощи профессионалов сделать это практически невозможно.
Двускатная крыша в самостоятельном исполнении: основы

Построить ломаную крышу без помощи профессионалов практически невозможно

Стропильная система двускатной крыши

Классическая двускатная крыша представляет собой две наклонные плоскости, расположенные в форме равностороннего треугольника. Стропильная система – это каркас крыши, созданный из связанных между собой опорных элементов. В зависимости от предполагаемых нагрузок, воздействующих на крышу постройки в процессе эксплуатации, элементы каркаса могут быть изготовлены из древесины или металла.

Назначение стропильной системы

Стропильная система двускатной крыши решает три основные задачи:

  1. Придание кровельным скатам необходимого угла наклона, который позволяет выдерживать максимальные для данной местности снеговые и ветровые нагрузки, дает возможность беспрепятственному сходу воды и снега с кровельного материала.
  2. Равномерное распределение нагрузок на каркас здания, создаваемых весом кровельного пирога, атмосферными осадками, ветром.
  3. Создание основы для крепления теплоизоляции кровельного материала. Узлы стропильной системы двухскатной крыши с кровлей создают пространство, защищающее постройку от теплопотерь и проникновения влаги.
Стропильная система двускатной крыши

Правильно спроектированная стропильная система должна выдерживать весьма серьезные нагрузки, которые могут превышать 500 кг/м2.

Именно поэтому все расчеты, связанные с выбором материала, сечения и шага установки стропил, рекомендуем доверить профессионалам, имеющим разрешение и опыт в выполнении подобных работ.

Как уже отмечалось выше, разрез крыши с двумя скатами представляет собой равнобедренный треугольник. Горизонтальная плоскость треугольника опирается на стены постройки. Наклонные плоскости – это не что иное, как скаты крыши. Угол наклона скатов формируется углом между основанием кровли и ее коньком.

Основные конструктивные элементы

Для простоты понимания данной конструкции рассмотрим основные элементы стропильной системы двухскатной крыши:

  1. Стропильные ноги – основные конструкционные элементы каркаса, благодаря которым создается необходимый наклон плоскостей крыши. Плоскости, образованные стропильными брусами являются основой для монтажа настила.
  2. Мауэрлат – это элемент опорной конструкции, который крепится к верхнему торцу внешних стен постройки. Мауэрлат для двускатной крыши позволяет максимально равномерно распределить массу кровельной конструкции.
  3. Затяжки представляют собой поперечные элементы каркаса, соединяющие в единый узел попарно расположенные стропила. Основное назначение затяжек –  увеличения жесткости всей системы.
  4. Лежни располагаются параллельно мауэрлатам и связывают между собой затяжки. В качестве опоры они используют верхний торец внутренних несущих стен. Назначение – распределения воздействий на стропильную систему.
  5. Балки перекрытия, устанавливаются между мауэрлатами и лежнем. Служат основой для крепления пола в чердачном помещении и потолка помещений постройки. Балки устанавливаются на затяжки.
  6. Коньковый прогон связывает между собой верхние части стропил. Этот элемент конструкции применяется в большинстве схем возведения стропильной системы.
  7. Боковой прогон – дополнительная конструктивный элемент, поддерживающий стропила и снимающий с них часть нагрузки.
  8. Стойки (бабки) основные конструктивные элементы системы усиления каркаса, которые принимают на себя некоторые нагрузки от прогонов.

В некоторых схемах применяются вспомогательные конструкции – кобылки – обеспечивающие создание карнизного свеса крыши при нехватке длины стропильных ног.

Стропильная система двускатной крыши

Каркас крыши может быть представлен в виде трех узлов:

  1. Обрешетка – основа для крепления теплоизоляционного слоя и кровельного материала. Монтируется на стропила. Стропильные ноги нижним концом опираются на мауэрлаты, верхним – на подстропильную систему
  2. Основная стропильная система, выполненная в виде смонтированного стропильного бруса.
  3. Подстропильная система представляет собой определенный набор дополнительных элементов каркаса: прогоны и стойки. При увеличении длины пролета, используют дополнительные конструктивные элементы – подкосы.  Среди мастеров в ходу другое название подкосов – «подстропильные ноги». Независимо от названия, основная задача этих элементов – поддерживать боковые прогоны. Одним концом подкос упирается в стропильный брус, вторым – в лежень. Подкосы стропил играют важнейшую роль в каркасе крыши – предотвращают деформацию стропильной ноги и значительно увеличивают ее несущую способность.

Работа над накосными стропилами

Накосные стропила будут претерпевать высокую нагрузку, они должны быть выполнены из бруса прямоугольного сечения, размеры которого составляют 100×150 мм. Накосные стропила могут быть изготовлены из двух сращивающихся досок, между ними располагаются обрезки, а после система стягивается на шпильке.

Обрешетка является важным элементом системы кровли, она выполняется из 20-мм доски, которая укладывается на стропила с определенным шагом. Данные элементы должны располагаться параллельно по отношению к коньковому брусу. Если осуществляется обустройство мягкой кровли, то обрешетка должна быть сплошной, использовать для этого необходимо фанеру. Для выполнения крыши можно применить кровельное покрытие, которое станет играть роль гидрозащиты. Понадобится утеплитель и пароизоляция.

Стропильная система мансардной крыши

Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.

Стропильная система мансардной крыши

Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.

Варианты конструкций ↑

Стропильные системы скатных крыш зависят от их особенностей.

Варианты конструкций ↑

Односкатная – наипростейший вариант в изготовлении. Особенность ее конструкции в отсутствии конька, стоек и подкосов. Такими кровлями, как правило, покрывают строения с 6–8-метровыми пролетами. Несмотря на простоту конструкции, При разумном подходе и такая простая конструкция имеет свои преимущества. К примеру, с южной стороны, направленной на север, можно установить довольно большие окна. Это самая удобная стропильная система пристройки, гаража и т. п., тем более что она позволяет «собирать» кровлю из крупногабаритных листовых материалов.

Варианты конструкций ↑

Еще одной простой и дешевой по конструкции считается двускатная. Однако, и она не лишена недостатков. К примеру, в обычной крыше этого типа слишком мало пространства для мансарды.

Варианты конструкций ↑

Вальмовая – не двух, а четырехскатная . С определенного ракурса она напоминает обычную двухскатную. Однако, ее скаты поверхность дома целиком не закрывают – оставшееся по бокам пространство закрывается боковыми треугольными вальмами. Таким образом, кровля получается четырехскатной и для ее устройства используют стропила двух типов.

Варианты конструкций ↑

Многощипцовая – это конструкция, которая как бы состоит из совокупности двухскатных крыш с разнонаправленными коньками. Стропильная система подобных кровель самая дорогостоящая, но зато дает возможность обустройства дополнительной площади на чердаке.

Варианты конструкций ↑

Шатровая , благодаря своей форме, напоминающей пирамиду, максимально устойчива к ветряной нагрузке. На ней к тому же не задерживается снег. И это при том что система стропил у нее – одна из наиболее простых. Правда, отсутствие фронтонов не позволяет обустроить на чердаке даже небольшое помещение.

Конструкция стропильной системы

Стропильная система — является основой крыши. Существует два основных конструктивных решения для стропил двухскатной крыши:

  1. Наслонные стропила;
  2. Висячие.
Конструкция стропильной системы

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Первый из них применяется тогда, когда дом имеет внутренние опоры, например — несущие стены. В случае их отсутствия предпочтительнее висячий тип.

Но, независимо от того, какой тип стропильной системы решено построить, каждый кто хочет знать, как построить крышу своими руками, должен разбираться в главных элементах конструкции. А именно:

  • Стропильная нога или просто стропила. Стропильные ноги являются основой конструкции всей системы. Их располагают сверху, вдоль здания, и соединяют между собой для образования фермы. Поскольку именно они держат на себе покрытие крыши, то и тут важно применять прочную древесину. Желательно, чтобы это были бревно или брус. Монтаж производится исходя из заранее произведённых расчётов, поскольку изменить что-то впоследствии будет очень сложно;
  • Стропильная стойка. Этот элемент конструкции помогает распределять нагрузку от стропил. Представляет собой вертикально расположенный брус. Его месторасположения зависит от типа конструкции, которую имеет крыша, и от её размеров. Если речь идёт о простой симметричной крыше с незначительной шириной пролёта, то стойка устанавливается по центру. Если же ширина большая, то тогда дополнительно ставятся две по бокам. Асимметричный вариант предполагает расположение этого элемента в зависимости от длины стропила, а ломаный — двух по бокам. Правда, если комнат больше, чем одна, то в последнем случае нужна дополнительная стойка по центру;
  • Прогон. Главная задача прогонов соединять стропила, одновременно придавая им жёсткость. Прогоны могут быть коньковыми или боковыми. Первый располагают на самом верху крыши, в районе её конька. Делают прогоны из брусов. Иногда применяют доски. Наиболее распространённым является сечение 50 на 150 мм. Если прогон делают не только коньковым, но из нескольких брусов или досок по бокам при большой длине крыши, то тогда их поддерживают стойкой, идущей от конька и опирающейся на лежень. Боковые прогоны соединяются с ней посредством подкосов;
  • Подкос. Представляют собой конструкцию из брусов, расположенных под определённым углом и опирающихся на лежень. Их основная задача заключается в том, чтобы служить опорами для стоек. Могут быть диагональным или продольными. Последние используют чаще всего, они находятся на одной плоскости со стропилами. В то же время первые необходимы, если в местности наблюдается повышенная снеговая или ветровая нагрузка. При ней также желательно выбирать угол подкосов в 45 градусов;
  • Лежень. Находится в самом низу конструкции. По возможности его располагают на внутренней несущей стене. Его основное предназначение в том, чтобы служить опорой для стоек. На него же крепятся откосы;
  • Затяжка. Этот элемент соединяет стропильные ноги, располагаясь под ними перпендикулярно. Параллельно он обеспечивает большую жёсткость конструкции;
  • Ригель. Также соединяет стропильные ноги, но в отличие от затяжки не снизу, а сверху. Устанавливается внахлест. Делают ригель из доски такого же сечения, что и сами стропила;
  • Обрешётка. Этот элемент устанавливается на завершающем этапе монтирования стропильной конструкции, поскольку он является основанием для покрытия. Состоит из брусьев и досок, которыми параллельно соединяют между собой стропила сверху донизу. Кроме того, что она служит для крепления кровли, обрешётка помогает перераспределять нагрузку от неё. Поэтому расстояние элементов между собой зависит от материала, который будет применяться при покрытии.
Конструкция стропильной системы

Общее представление о значении каждого элемента конструкции существенно облегчит задачу строительства двухскатной крыши своими руками.

Читайте также:  Выбор оптимальной толщины профнастила для кровли

Что нужно учитывать при расчете висячих стропил

Перед тем, как начать возведение крыши с висячими стропилами  необходимо грамотно рассчитать всю конструкцию. От этого будет зависеть ее прочность и безопасность. Следует отметить, что стропильная система – очень ответственная и сложная конструкция. Поэтому желательно, чтобы ее спроектировал профессиональный архитектор.  При выполнении расчета используются следующие данные:

  • Размеры здания;
  • Материал, из которого сделаны стены здания;
  • Наличие опорных колон, несущих внутренних стен;
  • Присутствие мансардного этажа;
  • Максимально возможная нагрузка на стены;
  • Тип возводимой крыши (двускатная, односкатная, вальмовая, полувальмовая, шатровая и т.д.). Здесь необходимо определить какой тип стропил будет применяться (висячие либо наслонные).

Далее необходимо рассчитать:

  • Сечение стропил;
  • Шаг стропильных ног;
  • Форма стропильных ферм.

При проектировании стропильной системы висячего типа следует учитывать:

  • Климат в регионе (ветровые и снеговые нагрузки, общее количество осадков);
  • Угол ската кровли;
  • Тип кровельной системы;
  • Кровельный материал (профнастил, металлочерепица и др.).

Необходимые расчеты

Как любая строительная конструкция, двухскатная крыша нуждается в предварительных расчетах.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши учитывает много факторов, включая ветровую и снеговую нагрузку.

Самостоятельно сделать расчеты непросто — нужны специальные знания, касающиеся количества выпадающих за зиму осадков, прочности материалов, особенности распределения давления на каждое звено системы.

Лучше всего доверить эту работу профессионалам. Но предварительно нужно самостоятельно выбрать, каким кровельным покрытием вы будете отделывать крышу.

Видео:

Необходимые расчеты

Почему архитектор или конструктор, который будет проектировать систему, должен знать тип кровельного покрытия?

Кровельная облицовка влияет на угол наклона скатов. Некоторые виды покрытий требуют более плоских скатов, другие можно укладывать только на крутые.

По строительным нормам минимальный угол наклона ската составляет 1о. На плоских крышах используют рулонные кровельные покрытия.

Чем выше скаты, тем более рельефным может быть покрытие. Самый большой уклон требуется для мансардной крыши из профнастила — не менее 14о.

Если вы будете сами делать расчеты, то придется использовать справочные данные.

Вам потребуется два СНиПа:

  • II-26-76 крыша;
  • нагрузки и воздействия.

Сначала по СНиПам определяют угол наклона ската с учетом планируемой облицовки кровли. Пользуясь школьными формулами, можно определить длину и высоту несущих деталей стропильной системы: стропильных ног, стоек, коньковых прогонов.

Это можно сделать двумя методами. Первый — воспользоваться справочниками и нормативами. В СНиПах есть таблицы, по которым можно высчитать шаг стропил, исходя из их длины и толщины.

Необходимые расчеты

Так, например, при длине стропил меньше трех метров шаг стропил будет от 2,13 до 1,75 (в зависимости от сечения бруска).

Важно: для стропил используют брус прямоугольного сечения. На стропильную систему его устанавливают не плашмя, а на ребро.

Во втором случае шаг стропил определяют, как говорится, «на глаз», отталкиваясь от того, какой материал будут использовать для устройства мансардной крыши. Главное, чтобы кровельный пирог лег на достаточно жесткое и прочное основание.

Инструкция к калькулятру

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (qн)  и расчетные (qр) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (qн1, qr1) и нагрузки справа (qн2, qr2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (VA, VB и VC) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (NA, NC, ND и NE) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

Gстропил. — напряжение, возникающее в стропилах.

Rтреб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас — в случае, если Gстропил.>Rтреб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (Gстропил.<Rтреб) в данной графе отображается запас прочности.

Примечание: в случае, если стропилина имеет три опоры, то расчет по прочности производится в двух вариантах:

  • Вариант 1 — на усилия и момент, возникающие на средней опоре.
  • Вариант 2 — на усилия и момент, возникающие в большем пролете (L1 или L2).

Расчет по прогибу:

В принципе, если Вы строите дом себе, то на него можно не обращать внимания при условии, что стропила по прочности проходят.

Fстропил. — прогиб, который возникает под действием нагрузок.

Fmax — максимально допустимый прогиб для стропил.

Запас — здесь отображается, либо процент запаса (положительная цифра), либо на сколько действительный погиб стропил крыши превышает максимально допустимый (отрицательная цифра).

Монтаж стропильной системы

Установка стропил может производиться одним из двух способов:

  • Сборка конструкции на земле, с дальнейшим подъемом на крышу по наклонным доскам при помощи лебедки. В этом случае целесообразно уложить ферму на стены так, чтобы затяжка сразу попадала на свое место, а затем поднять её лебедкой и закрепить посредством обрешетки или временных досок с другими установленными элементами.

Собираем стропила своими руками на земле

  • Производить монтаж стропил прямо на крыше. Обычно этот вариант начинается с установки конька и прогонов, на которые впоследствии укладываются стропильные брусья. Такая работа требует одновременного участия 2-3 человек, тщательной разметки места установки всех элементов и продуманной последовательности действий. После установки основных элементов монтируются распорки и подкосы.

Устанавливаем стропила двускатной крыши