Виды и схемы стропильных систем - выбираем оптимальный вариант

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.

Снег не удержится под таким углом

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:

Чем выше кровля, тем больше ветровая нагрузка. Чем ниже – тем выше снеговая
Выше крыша – больше чердачное пространство, а соответственно и полезное
Стандартный шаг между стропилами 60 см между осями последних
Для стропил используют доску 150х50мм, брус для опор 100х100мм., маурлаты из бруса не менее 150х150мм
Чем дешевле доска, тем больше геометрическая погрешность (около 1 см)
Стропила и опоры допускается наращивать
Чем длиннее используемая доска, тем больше нужно развязок и ригелей
На соединительные узлы действует две основные силы: на сдвиг и на отрыв
Стропило надёжней держится, если в нём сформировать посадочное место
Специальные крепёжные шурупы – вещь отличная, но дорогая. Гвозди и скобы недороги и прошли проверку временем, жало последних нужно загибать
Болтовым крепежом конёк стропил не стягивают – со временем может лопнуть
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
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

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

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

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.

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

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».

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

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.

Шаг между осями стропильных ног составляет 60 см.

Дальнейшие действия по формированию кровельного «скелета» аналогичны».

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

Строительство каркасного дома. Стропильная система. Строй и Живи

Почему стропильные системы двухскатной крыши так популярны? Обзор преимуществ и ключевых отличий (Фото & Видео)

Капельный полив: пошаговый монтаж системы своими руками из готовых материалов, пластиковых бутылок (Фото & Видео)

Выбор типа стропильной системы деревянной скатной крыши дома

Виды стропильных систем скатных крыш:

Наслонная стропильная система (рисунок 2) – схема, в которой нагрузка передаётся на наружные и внутренние стены через систему стоек, подкосов, лежней и прогонов. Такая конструкция применима для зданий при наличии внутренних продольных несущих стен. Различают разные варианты конструкции односкатной крыши, а также двухскатной стропильной системы.

Рисунок 2 – Чертёж стропильной схемы двухскатной крыши дома

Висячая стропильная система (рисунок 3) – конструкция в виде стропильной фермы, опирающейся на продольные наружные стены через мауэрлат, которая применяется при отсутствии внутренних несущих стен. В этом случае часть нагрузки воспринимает на себя нижний пояс фермы. Размеры и тип конструкции висячей стропильной системы выбирается в зависимости от пролёта (ширины) дома.

Рисунок 3 – Пример чертежа стропильной системы в виде деревянной двускатной фермы

Расчёт наслонной и висячей деревянной стропильной системы, фермы подразумевает правильный сбор нагрузок от снега, ветра, кровельного покрытия, определение самого невыгодного их сочетания, приложения усилий и определение в специальных программах сечения и шага стропильных ног (балок), ферм. Поэтому пользоваться предлагаемыми онлайн-калькуляторами для расчёта крыши не стоит, лучше доверить разработку проекта несущей стропильной системы профессионалам, владеющими навыками работы с нормативами РБ и специальными строительными программами.

После выбора и проектирования наступает этап монтажа стропильной системы. При установке обязательно соблюдайте все требования проекта. Так Вы обеспечите надёжность и качество Вашей крыши.

Что такое стропильная система?

Стропильная система — это компонент крыши здания, который состоит из стропил, балок, обрешетки и других элементов. Эта система создает основную несущую структуру крыши и обеспечивает ее устойчивость и надежность. Кроме того, стропильная система формирует форму крыши и предназначена для передачи нагрузок от кровли к стенам здания.

Существует несколько типов стропильных систем, включая висячую и навесную. Висячая система использует два основных стропила, соединенных в верхней точке и поддерживаемых стенами с обеих сторон. Навесная система использует дополнительные стропила, которые поддерживаются балками и транслируют нагрузки на центральные стены или колонны.

Стропила — это деревянные или металлические балки, которые располагаются вдоль крыши, поддерживая обрешетку и кровельные материалы. Они могут быть разных форм и размеров, в зависимости от конструктивных особенностей здания и требований к дизайну. Обрешетка — это слой деревянных или металлических планок, который устанавливается поверх стропил. Он создает равномерную основу для кровельных материалов и помогает распределить нагрузки.

Конструктивные особенности стропильных ферм

В определение “стропильная ферма” входит ряд конструктивных элементов: раскосов, стоек, обрешеток. Подобная жесткая конструкция в результате сборки будет обеспечивать скелет кровли.

Под этим определением подразумеваются жесткие конструкции, применяемые при устройстве скатных крыш.

Задачей ферм является передача общей нагрузки, которая оказывается на крышу, на стены здания. Материалом для изготовления ферм в основном служит дерево, но возможны также альтернативные варианты.

Основой для создания деревянных конструкций являются доски, лес-кругляк, брус.

Отдельные элементы соединяются методом врубки. В том случае, когда детали сделаны из досок, в ход идут болты, гвозди, зубчатые кольцевые шпонки.

При возведении больших по площади зданий, когда длина пролета оказывается больше 16 метров, при строительстве используются фермы с растянутыми стойками на основе металла.

В случае использования растянутых деревянных стоек надежное крепление узлов является достаточно сложной задачей, а при использовании металлических элементов сделать это легко.

Сборка деревянных ферм – процесс достаточно трудоемкий. При использовании ферм комбинированного типа (с деревянными и металлическими деталями) сделать это можно гораздо быстрее.

При возведении жилых зданий редко применяют вариант кровельной конструкции с открытыми фермами. В основном они закрываются при помощи потолочных перекрытий. В сфере строительства зданий промышленного назначения открытые фермы являются довольно популярным вариантом устройства кровли.

В качестве главных элементов могут использоваться также балки. Стропильные балки на основе железобетона являются подстропильными конструкциями, перекрывающими шаги колонн длиной 12, 18 метров. Подобные элементы при этом являются промежуточными опорами.

Основное назначение стропильной системы

Главное назначение стропильной системы – основная несущая конструкция, каркас крыши здания, включающей в себя различные элементы изоляции, материалы покрытий. Стропильная система формирует внешний облик крыши, ее форму и углы наклонов конструктивных элементов (прежде всего скатов). Крыша, построенная на основе стропильной системы, является одновременно украшением строения. Конфигурация и уклоны скатов складывают эстетику вида общей конструкции крыши со стропилами. Эти элементы (конфигурация и уклоны) зависят от некоторых факторов:

Видов, плотности и частоты осадков в данной климатической зоне;
Розы ветров, силы и направления ветров;
Назначение свободного пространства крыши – жилое или нежилое помещение;
Качеств и видов применяемых при строительстве материалов.

Из какого материала создаются стропильные системы?

Для формирования этих конструкций могут использоваться различные материалы. Наиболее оптимальным считается применение элементов из древесины.

Важно! Узлы стропильной системы, сделанные из дерева, отличаются высоким качеством, долговечностью и надежностью, но для их долгого срока службы перед применением надо обработать их особыми защитными составами. Для создания конструкций используется брус, причем желательно, чтобы он имел размеры 150х150 мм

Дополнительно применяются доски 50х150 мм, а для усиления крыши подходят более толстые бруски и доски, которые надежно фиксируются друг с другом

Для создания конструкций используется брус, причем желательно, чтобы он имел размеры 150х150 мм. Дополнительно применяются доски 50х150 мм, а для усиления крыши подходят более толстые бруски и доски, которые надежно фиксируются друг с другом.

Во время формирования стропил оптимальным считается использование сосновой древесины, причем брус предварительно должен вылежаться, чтобы после организации кровли не изменил свою форму и размеры, поэтому при таких условиях значительно увеличивается стойкость всей конструкции перед разными факторами.

Небольшого размера стропила делаются из досок, причем для придания им оптимальной прочности рекомендуется сшивать несколько элементов.

Некоторые люди предпочитают при возведении частного строения пользоваться металлическими элементами для создания крыши. Но применение металлического профиля обладает некоторыми минусами, так как металл подвергается процессу коррозии. Обычно устанавливаются такие элементы под прогонами конька, что дает возможность сделать оптимальную опору, так как именно прогоны обычно подвергаются значительным нагрузкам.

Из каких основных частей состоит крыша

Крыша двухскатного типа в своей конструкции имеет нескольких частей. Ниже перечислены элементы, из которых состоит крышная конструкция:

Мауэрлат.
Стропильные ноги.
Вертикально расположенные стойки.
Подкосы.
Затяжки.
Конёк.
Лежень.
Обрешётка.

Чтобы понять, какую функцию выполняют все эти элементы, рассмотрим их каждый по отдельности.

Мауэрлат

Если раньше при монтаже крыши не использовали даже и одного гвоздя, то теперь всё крепится на стальных элементах, без них никак. Мауэрлат должен быть надёжно закреплён. А сделать это можно только путём применения стальных стержней или же анкерных болтов. Стержни с резьбой замуровываются прямо в стену. Основная функция мауэрлата – это передача давления нагрузки прямо на наружные стены. Мауэрлатом заканчивается верхняя часть стены, брус должен быть уложен сверху.

Чтобы обеспечить конструкции достаточную прочность, следует использовать брус, сделанный из хвойного дерева. Чаще всего такой брус делают квадратной формы с длиной грани 10 или 15 см. Посмотрите на схему крепления мауэрлата, чтобы представить этот процесс наглядно.

Стропильные ноги

Стропильными ногами принято называть доски, что крепятся к мауэрлату. Их сечение может составлять 5*15 см или 10*15 см. Стропильные ноги необходимы, чтобы придать крышной конструкции правильную треугольную форму. Вместе две стропильные ноги образуют ферму. Число ферм, что нужно построить, зависит от того, насколько длинный дом, а также какой тип кровельного покрытия используется. Расстояние между фермами обычно составляет от 0,6 до 1,2 м.

Выбирая длину шага, ориентируйтесь на климатические показатели в вашем регионе. При сильных ветрах шаг должен быть меньше. То же самое касается и регионов, где зимой наблюдается повышенное выпадение осадков. Снег – очень тяжёлый, особенно если он мокрый, это стоит иметь в виду.

Вертикальные стойки

Стоечные элементы крайне важны. С помощью вертикальных стоек передаётся нагрузка непосредственно на несущие стены постройки. Брусья стоек имеют площадь сечения 10*10 см. Они располагаются внутри каждой из ферм.

Подкосы

Подкосы важно установить под углом. Это элементы между стойками и стропилами. В производстве подкосов используют обрезной брус

Подкосами выполняется важнейшая функция – увеличение несущей способности крышной конструкции. Подкос служит для укрепления боковой части фермы

В производстве подкосов используют обрезной брус. Подкосами выполняется важнейшая функция – увеличение несущей способности крышной конструкции. Подкос служит для укрепления боковой части фермы.

Затяжки

Затяжка – это элемент, по средствам которого соединяют части стропил снизу. По сути затяжкой называют саму балку. Располагается она у основания треугольной части фермы. Функция затяжек – повысить прочность фермы, сделать её более устойчивой к значительным нагрузкам.

Конёк

Конёк – это функциональный элемент, что соединяет два ската друг с другом. Он располагается в самой верхней точке крыши. По сути коньком называют продольный брус. Он может состоять из одной или двух досок. В случае, когда в конструкции конька используют две доски, их нужно прибивать с двух сторон. При этом соединение нужно проводить под строго определённым углом.

В нижней части, непосредственно под коньком расположены вертикальные стойки. А по бокам прикрепляются конечные части стропил.

Лежень

Лежень применяют тогда, когда расстояние прогона от одной наружной стены до другой составляет более чем 10 м. Лежнем принято называть брус, имеющий сечение 10*10 см. Его укладывают параллельно центральной несущей стене.

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

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.

Наслонная строительная система двухскатной крыши

Двухскатная крыша является одним из наиболее популярных выборов в строительстве, благодаря своей простоте конструкции, эффективности и доступности. Ее дизайн подразумевает использование двух плоских скатов, которые сходятся в центральной верхней точке.

Структура двухскатной крыши

Двухскатная крыша состоит из нескольких основных элементов: стеновых мауэрлат, коньковых балок, стропил и обрешетки. Мауэрлаты служат основанием для установки стропил, которые, в свою очередь, образуют наклонные поверхности крыши. Коньковые балки соединяют верхние концы стропил, обеспечивая стабильность и прочность конструкции. Обрешетка устанавливается перпендикулярно стропилам и служит основой для кровельного материала.

Выбор материала для двухскатной крыши

Выбор материала для двухскатной крыши зависит от множества факторов, включая климат, бюджет, предпочтения в дизайне и пр. Существует множество вариантов, включая металлочерепицу, гибкую черепицу, ондулин, сланец и т.д. Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки, которые следует учесть при планировании строительства.

Материал	Преимущества	Недостатки
Металлочерепица	Долговечность, широкий выбор цветов, устойчивость к влаге и пожарам, доступная цена	Требуется дополнительная шумоизоляция, может быть подвержена коррозии без правильной обработки
Гибкая (битумная) черепица	Недорогая, легкая в установке, хорошая шумоизоляция, разнообразие текстур и цветов	Сравнительно короткий срок службы, требует тщательного монтажа
Ондулин (цементно-стружечная плита)	Биостойкость, устойчивость к гниению и влаге, хорошая звукоизоляция	Меньшая долговечность по сравнению с металлом, может требовать дополнительной обработки от плесени и грибка
Сланец	Очень долговечный, устойчив к влаге и пожарам, классический внешний вид	Тяжелый, требует укрепленной кровельной системы, высокая стоимость
Керамическая черепица	Эстетически привлекательна, устойчива к погодным условиям, долговечна	Высокая стоимость, требует укрепленной кровельной системы из-за веса

Технология установки двухскатной крыши

Процесс установки двухскатной крыши начинается с разметки и установки мауэрлат. Затем устанавливаются стропила, которые соединяются коньковыми балками. После этого строится обрешетка и укладывается кровельный материал

Важно обеспечить надлежащую вентиляцию под крышей и герметичность всех соединений для предотвращения протечек и увлажнения конструкции

Уход и обслуживание двухскатной крыши

Хотя двухскатные крыши обычно требуют минимального обслуживания, регулярная проверка на наличие повреждений и замена изношенных материалов может продлить срок службы крыши

Кроме того, важно обеспечить адекватное снегопадение зимой и чистку водосточных систем от листьев и мусора

Выбор конструкции кровли

Для устройства мансардного этажа вместо обычного чердака подойдут следующие типы крыш (изображены ниже на схеме):

обычная двускатная с уклоном 45° и больше (крутая);
ломаная кровля;
четырехскатная полувальмовая.

Примечание. Как видно из схемы, различные полувальмовые покрытия – это усложненные двускатные кровли, так что рассматривать их отдельно нет смысла. В плане дизайна интерес представляет многощипцовая конструкция, показанная на фото, но для ее возведения нужен приличный опыт.

Двускатная мансардная крыша наиболее проста в исполнении и экономична в плане расхода материалов. Но за это придется расплачиваться меньшей полезной площадью и наклонными стенами пристроенного этажа, не позволяющими разместить высокую мебель. Это не станет проблемой, если в мансарде планируется обустроить спальню — кровати спокойно встанут около продольных стен. Другой способ решить вопрос – приподнять стропильную систему на необходимую высоту, как показано ниже на чертеже.

Кровля с ломаными формами — наиболее популярный вариант, поскольку позволяет сделать наверху полноценные жилые комнаты. Если не предусматривать на ее склонах выступающие окна, то по технологии монтажа такая крыша ненамного сложнее двускатной, хотя расход стройматериалов увеличится. Чтобы упростить вам выбор, предлагаем рассмотреть и сравнить 3 самых распространенных варианта мансардной надстройки для частного дома стандартных размеров 6 х 6 м:

Крутая кровля с двумя скатами, наклоненными под углом 45°.
Ломаная конструкция, где нижние стропила наклонены под углом 60°, а верхние – 30°.
То же, что вариант 1, только фермы подняты на высоту 60 см, а стропильные ноги стоят под углом 37,5°.

Все три сооружения мы для удобства изобразили на одном чертеже, который можно взять за основу для будущего строительства.

Примечание. В качестве основного стройматериала для изготовления стропил и других элементов каркаса взята доска поперечным сечением 50 х 150 мм.

Чтобы выбрать лучший из трех вариантов, предлагаем изучить сравнительную таблицу, где представлены параметры мансардных помещений из расчета на 1 погонный метр длины здания.

Зная длину кровельных скатов, указанный в табличке, можно приблизительно прикинуть расход стройматериалов для каркаса, покрытия и утепления. Следующая таблица дает возможность оценить общую площадь комнат второго этажа при реализации всех 3 решений в частных домах с различными размерами.

Полезно знать

Чтобы правильно рассчитать стропильную конструкцию мансарды, необходимо суммарно учесть 3 вида нагрузок, действующих на кровельную систему. Во-первых, следует вычислить вес самой мансардной крыши: кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидроизоляция, стропила, теплоизоляционный слой мансарды, пароизоляция, чистовая отделка. Для этого потребуется знать вес каждого материала на 1м2, такие параметры указываются в инструкциях и сертификатах заводов–изготовителей.

Например, полимерно-битумной гидроизоляции потребуется 5 кг/м2, один квадратный метр минваты весит 10 кг, стандартной обрешетки из доски в 25 мм – 15 кг, ондулин приблизительно 3 кг, металлочерепица – самый тяжелый кровельный материал. При подсчете нагрузки сложите все показатели и умножьте на поправочный коэффициент 1,1.

Во-вторых, конструкция стропильной системы мансардной крыши должна выдерживать снеговые нагрузки, в некоторых районах этот показатель превышает более 500 кг на м2. Формула для расчета снеговой нагрузки:

S=Sg x µ, где

S – снеговая нагрузка;

Sg – масса снега на 1м2 горизонтальной поверхности, показатель устанавливается нормативными документами для каждого климатического района в отдельности;

µ – коэффициент, зависящий от уклона крыши: угол в 25о – коэффициент 1,0, 25-60о – 0,7, если уклон выше 60о коэффициент не учитывается.

И наконец, ветровые нагрузки. Для их расчета применяется формула:

W = Wo x k, где

W – ветровая нагрузка;

Wo – нормативные данные, которые определяются индивидуально для каждого района;

k – поправочный коэффициент для разного типа местностей и высотности здания.

Высота здания, м	Открытый тип местности: морские побережья, озера, степи	Закрытый тип местности: города, лесные массивы
5	0,75	0,85
10	1,0	0,65
20	1,25	0,85

На основании суммарной нагрузки на стропильную систему мансардной крыши, определяется длина, шаг и поперечное сечение стропильной ноги. Далее мы привели таблицу рекомендуемых параметров для устройства стропильной системы в умеренном климатическом поясе (Московская область):

Расстояние между стропилами мансардной крыши, м	Длина ноги, м
6	5.5	5.0	4.5	4.0	3.5	3
Поперечное сечение балок, мм
0,6	50*200	50*200	50*175	50*150	50*150	40*175	40х150
0,9	75*250	75*200	75*175	75*175	50*200	50*175	50х150
1,1	100*200	75*200	75*200	75*175	75*175	75*150	75х150
1,4	100*200	100*200	75*200	75*200	75*200	75*175	75х150
1,75	100*250	100*200	100*200	100*200	75*200	75*200	75х150
2,15	–	100*250	100*250	100*200	100*200	100*175	100х150

Для других элементов стропильной системы мансардной крыши существуют свои параметры:

мауэрлат выполняется из бруса 150*150, 100*150, 100*100 мм;
ригель – 100*200-150 мм;
прогоны – 100*200-150-100 мм;
енды, диагональные ноги – 100*200 мм;
затяжка – 50*150 мм;
подкос – 150*150, 100*100 мм.
подшивочная доска – 25*100 мм.

Виды и схемы стропильных систем: обзор и рекомендации для монтажа стропильной системы крыши