Составные части крыши
Двускатная крыша — самая распространенная конструкция в частном строительстве. Представляет собой две плоскости, наклоненные в противоположные стороны под углом к горизонту 20-42°, соединенные в вершине — коньке.Благодаря такой форме снег, дождь и талая вода стекают с поверхности крыши, не задерживаясь. При увеличении угла наклона возрастает парусность конструкции, что при сильных порывах ветра может привести к отрыву.
Несущий каркас крыши состоит из стропильной системы, которая включает элементы:
- Мауэрлат — опорная балка, расположенная по периметру дома в верхней части стен. Нагрузка от вышележащей конструкции, снега и ветра передается коробке через нее.
Крепление мауэрлата
Мауэрлат
Стропильные ноги или стропила — наклонные элементы, которые монтируют с шагом 80-200 см и соединяют горизонтальными прогонами. Передают усилия от кровли на мауэрлат. По виду опирания их разделяют на наслонные или висячие.
Крепление стропильной ноги к мауэрлету.
Конек — горизонтальный брус для крепления стропил, верхняя точка крыши.
Стойки, подкосы, распорки, ригели — горизонтальные, вертикальные и диагональные элементы для придания жесткости каркасу.
Лежень — горизонтальный брус для опирания стоек, уложенный на внутреннюю несущую стену.
Обрешетка, настил — основание для слоев кровельного пирога, добавляет стропильной системе устойчивость.
Кобылка — элемент, удлиняющий стропила. Применяют при недостаточной их длине для формирования свесов.
Затяжка — потолочная балка, элемент перекрытия этажа или усиливающая стропильную систему горизонтальная связь.
По обрешетке монтируют слои гидро-, шумо- и пароизоляции, утеплитель, если чердак жилой, и кровельные материалы.
Стропильная система двускатной крыши в частном строительстве обычно изготавливается из дерева. Материал доступен, прост в обработке, позволяет возводить легкие пространственные конструкции, не перегружающие стены и фундамент.
Схемы стропильной системы двухскатной крыши.
Иногда для сооружения каркаса применяют металлический прокат — швеллеры, трубы, двутавры, уголки. Такой способ в индивидуальном строительстве используется значительно реже. Конструкции из стали дороже, сборка требует профессиональной квалификации и оборудования.
Сечения стандартных несущих элементов составляют:
- мауэрлат (лежень) — брус толщиной от 100, высотой от 150 мм, бревно диаметром 170-190 мм;
- стропила — брус 50х150, 100х150 мм, стесанные на один кант бревна, доски, уложенные на ребро;
- стойки — 100х100 мм;
- доски обрешетки — толщина 25 мм.
При больших пролетах домов и высоких нагрузках размеры сечений несущих элементов определяют расчетом на прочность.При соответствующей подготовке антисептиками древесина устойчива к гниению. Специальные составы — антипирены — защищают материал от возгорания.
Помимо несущего каркаса и покрытия крыша содержит элементы:
- свесы — выступающие за пределы наружных стен продолжения скатов, оберегают ограждающие конструкции от стекающей воды;
- ендовы, разжелобки — элементы для обустройства стыков при пересечении плоскостей кровли, необходимый узел в кровлях, состоящих из нескольких двускатных форм.
С боков крышу ограничивают фронтоны — части стен треугольной формы. Чердак может выполнять функции мансарды и использоваться как жилое помещение для постоянного или временного проживания.
Подготовительный этап, выбор и расчет материала
Когда стены возведены пора переходить к устройству крыши. Конечно предварительная информация уже собрана, обдуман используемый материал, но пришло время всё конкретизировать и сделать проект. Тот, кто планирует возводить дом своими руками рано или поздно приходит к выводам:
- Использовать материалы, с которыми легко работать. Поэтому стропильную систему традиционно собирают из дерева. Причём для облегчения работы берут обрезной пиломатериал: брус и доски. Необходимый минимум инструмента при этом: ножовка и топор.
- Стараться отталкиваться от стандартных размеров материалов. Это позволяет рационально использовать материал получая максимальные возможности.
Правила отлично работают при устройстве двускатной крыши. Ведь не секрет что стандартная длина пиломатериала – 6 метров. Конечно, при необходимости всё стыкуется и удлиняется, но по возможности этого лучше избегать или минимизировать. Это подтверждает пример – простой расчет двухскатной крыши и материалов для её устройства.
Для стропил дома шириной 6-8м, без сращивания и с минимальными обрезками лишь для подгонки, хорошо подходят доски длиной 6 м. Такой же максимальный размер у популярных материалов: профнастила и металлочерепицы.
лучше выбрать согласно размерам утеплителя – это 0.6, 1 и 1.2 метра, что вполне соответствует требованиям прочности. Очевидно, что шаг стропил меньше 60 см в принципе неуместен, а при необходимости увеличить прочность конструкции можно применив для стропил более широкие доски.
Итак, как рассчитать двухскатную крышу, необходимый минимум для её монтажа:
- Доска или брус для мауэрлата. Для двускатной крыши по всему периметру его устраивать необязательно, достаточно с двух сторон по длине дома. Лобовая доска, тоже с двух сторон, длиной во всю крышу. Сюда же необходимо добавить материал на доски длиной равные шагу стропил – опору для утеплителя, общая длина которых равна мауэрлату.
- Для монтажа пары стропильных ног требуется три доски по 6 метров: две на стропила, одну распустить вдоль на контр-рейку. Две доски по 1 м – упоры в мауэрлат, и трёхметровая доска на ригель – приподнятую стяжку. Дальше всё умножается на количество стропильных пар.
- Доски на обрешётку – дюймовка или тридцатка шириной 10-15 см. Для большинства видов металлочерепицы шаг – 35 см, он вполне подходит и для профнастила. Зная длину и ширину ската нетрудно высчитать общее количество, причём дополнительно на каждый скат потребуется ещё по 5 сплошных досок.
Здесь необходимо прерваться и уточнить один важный момент – для работы предпочтительно использовать сухой пиломатериал. Однако будем реалистами: на пилораме сухого материала не найти, а услуги сушилки обойдутся непомерно дорого. Поэтому его лучше приобрести заранее и сложить в штабель на естественную сушку. Конечно, чем дольше – тем лучше, но хотя бы на несколько месяцев.
Важно: почему-то часто доски рекомендуют укладывать в штабель на прокладки отступив от торцов около метра, кто следует этому совету на концах гарантировано получают «вертолёт». Поэтому по торцам прокладки обязательны, далее по всей длине с шагом 1-1.5 метра
Пока дерево на просушке приобретаются остальные материалы:
- Гидроизоляционная мембрана. Требуется закрыть всю площадь двухскатной крыши, с учётом перехлёстов стыков минимум 15 см.
- Кровельный материал. Для большинства видов металлочерепицы полезная ширина составляет 110 см.
- Фурнитура: коньки, ветровые планки, капельники, вентиляционная лента, кронштейны водостоков.
- Состав для обработки пиломатериала: огне, био, универсальные защитные средства.
Имея в наличии всё перечисленное в принципе можно начинать. В итоге получиться два закрытых ската. Однако выгодней по времени и удобству монтажа сразу предусмотреть материалы для устройства фронтона и на подшив.
Висячие стропильные системы
Висячая разновидность стропильных систем представляет собой треугольник. Две верхние стороны треугольника сложены парой стропилин, а основанием служит соединяющая нижние пятки затяжка.
Применение затяжки позволяет нейтрализовать действие распора, потому на стены с висячими стропильными конструкциями действует только вес обрешетки, кровли плюс в зависимости от сезона вес осадков.
Специфика висячих стропильных систем
Характерные черты стропильных конструкций висячего типа:
- Обязательное наличие затяжки, выполненной чаще всего из древесины, реже из металла.
- Возможность отказаться от использования мауэрлата. Раму из бруса с успехом заменит уложенная на двуслойную гидроизоляцию доска.
- Установка на стены готовых замкнутых треугольников – стропильных ферм.
К достоинствам висячей схемы относят свободное от стоек пространство под кровлей, позволяющее организовать мансарду без столбов и перегородок. Есть недостатки.
Первый из них – ограничения по крутизне скатов: угол их уклона может быть минимум 1/6 пролета треугольной фермы, настоятельно рекомендованы более крутые крыши. Второй минус заключается в необходимости доскональных расчетов для грамотного устройства карнизных узлов.
Кроме всего прочего, угол стропильной фермы устанавливать придется с ювелирной точностью, т.к. оси соединяемых компонентов висячей стропильной системы должны пересекаться в точке, проекция которой обязана попадать на центральную ось мауэрлата или заменяющей его подкладочной доски.
Тонкости большепролетных висячих систем
Затяжка – самый длинный элемент висячей стропильной конструкции. Со временем она, как свойственно всем пиломатериалам, деформируется и провисает под действием собственной массы.
Владельцев домов с пролетами 3-5м указанное обстоятельство не слишком беспокоит, а вот хозяевам зданий с пролетами 6 и более метров стоит задуматься об установке дополнительных деталей, исключающих геометрические изменения затяжки.
Чтобы предотвратить провисание в схеме монтажа стропильной системы для большепролетной двухскатной крыши имеется весьма значимый компонент. Это подвеска, называемая бабкой.
Чаще всего она представляет собой брусок, прикрепленный деревянными прибоинами к вершине стропильной фермы. Не следует путать бабку со стойками, т.к. ее нижняя часть вообще не должна соприкасаться с затяжкой. И установка стоек в качестве опор в висячих системах не применяется.
Суть заключается в том, что бабка как бы висит на коньковом узле, а уже к ней присоединяется затяжка с помощью болтов или прибитых деревянных накладок. Чтобы корректировать провисающую затяжку используются хомуты резьбового или цангового типа.
Регулировку положения затяжки можно устроить в зоне конькового узла, а бабку с ней соединить жестко врубкой. Вместо бруска на нежилых чердаках для изготовления описанного стягивающего элемента может быть использована арматура. Бабку или подвес рекомендуется устроить еще и там, где затяжка собирается из двух брусьев, для поддержки участка соединения.
В усовершенствованной висячей системе подобного типа бабку дополняют подкосные балки. Силы напряжения в образовавшемся ромбе гасятся самопроизвольно благодаря грамотной расстановке действующих на систему векторных нагрузок.
В результате стропильная система радует стабильностью при незначительной и не слишком дорогой модернизации.
Висячий тип для мансард
С целью увеличения полезного пространства затяжка стропильных треугольников для мансарды переносится ближе к коньку. У вполне резонного перемещения есть дополнительные плюсы: оно позволяет использовать затяжки в качестве основы для подшивки потолка.
Присоединяется к стропилам она путем врубки полусковороднем с дублированием болтом. От провисания ее оберегают посредством установки короткой бабки.
Ощутимый недостаток мансардной висячей конструкции заключается в необходимости точных расчетов. Самостоятельно рассчитать ее слишком сложно, лучше воспользоваться готовым проектом.
Асимметричная двухскатная крыша с разными скатами
Вы только решили построить собственный дом на загородном участке, подыскиваете нестандартный строительный проект? Тогда вам стоит подумать об асимметричной или несимметричной кровле. От стандартной крыши такая конструкция отличается тем, что имеет два ската разной длины или с разным уклоном. Двускатная крыша здания с разными скатами обычно обустраивается при совмещении жилого дома с какой-нибудь дополнительной пристройкой.
Для чего делают разные скаты
Подобным вопросом задаются начинающие строители. Выбор кровельной конструкции основывается, в первую очередь, на ее эксплуатационных характеристиках и внешнем виде.
Если вы желаете построить красивый дом, не похожий на соседние, дизайн крыши необходимо учитывать уже при создании строительного проекта. Симметричные строения уже давно всем приелись, современные тенденции оформления строительных конструкций предполагают искажение стереотипов, правильных геометрических форм.
Поэтому двускатная крыша с разными скатами эффектно выделяется среди симметричных аналогов. Возможность менять параметры классического треугольника предоставляет простор для создания оригинальных проектов двухскатных кровельных конструкций
Это также позволяет выделить дом на фоне соседних сооружений, привлечь к нему внимание, так как именно кровля задает внешний вид любому строению
Как влияют на расчет крыши погодные условия
Технологические особенности кровельной конструкции основываются также на ее геометрических формах.
- Насколько эффективно крыша будет противостоять воздействиям природной среды, зависит от угла наклона кровельных скатов. Именно исходя из климатических показаний региона, в котором возведено здание, подбирают наиболее оптимальный уклон кровли.
- При создании строительного проекта обязательно учитывают розу ветров, изучают сведения за последние несколько лет. Это позволяет определить наиболее частое направление ветра, его силу.
Организация подкровельного пространства
Увеличение угла наклона ската асимметричной крыши предоставляет возможность выгодно использовать чердачное пространство, например:
- Под кровлей можно обустроить достаточно вместительную кладовку или уютную жилую комнату.
- Более длинный кровельный скат может перекрывать одновременно несколько этажей.
- При обустройстве террасы в качестве ее козырька может также выступать более длинный скат кровли.
Одним из распространенных способов увеличения площади является применение ломаных конструкций крыш, когда угол наклона кровельного ската меняется, не достигая основания. Конечно же, это дополнительные расходы на строительные материалы, и монтаж кровли несколько усложняется.
Расчет каркаса для несимметричной крыши
При выполнении расчетов двухскатной крыши с разными скатами обязательно принимаются в учет следующие моменты:
- масса кровельного материала,
- ветровые нагрузки, их преобладающее направление,
- климатические условия региона, в котором возведен дом.
Все эти нюансы одновременно создают общие требования к системе стропил:
- какой материал лучше использовать для строительства каркаса,
- количество, толщина, шаг стропильных ног.
По готовым чертежам двускатной несимметричной кровли можно прочитать, какие элементы необходимы для строительства несущей конструкции:
- Мауэрлат — прочная рама, при помощи которой стропила крепятся к зданию.
- Прогон коньковый — второй опорный элемент для кровельных скатов, который монтируют на верхние фронтонные углы.
- Стропила — опоры покрытия крыши, соединяют кровельный конек с несущими стенами здания. В качестве элементов усиления между противоположными стропилами монтируются металлические или деревянные стяжки.
- Прогоны боковые — закрепляются параллельно кровельному коньку. Для сокращения нагрузки их выводят немного дальше фронтона.
Двускатная асимметричная крыша — это смелое решение для загородного дома, обустройства собственного жилья капитальной кровельной конструкцией, предоставляющей возможность максимально эффективно использовать свободное пространство под ней.
Определение угла наклона
При увеличении угла наклона возрастает высота двускатной крыши. Это обеспечивает защищенность от атмосферных осадков. Дополнительно правильно рассчитанный угол наклона снижает уровень нагрузки на стропила от удельного веса кровельного покрытия.
Угол наклона необходимо выбирать, исходя из того, какой материал предполагается использовать для обустройства кровли. В среднем он составляет 20° для битумной черепицы, профнастила и рулонных материалов. Для кровли из асбоцементного листа (шифера), ондулина или металлочерепицы угол наклона необходимо увеличить до 25°.
Крыша с ондулином
Устройство стропильной системы двухскатной крыши своими руками
Перед тем, как начинать устройство стропильной системы двухскатной крыши своими руками необходимо определиться с ее типом и рассчитать потребность в материалах. Висячую систему устраивают в тех случаях, когда в конструкции здания не предусмотрена внутренняя несущая стена, или если необходимо просторное чердачное пространство, например для строительства мансарды. Количество пиломатериала рассчитывают, исходя из площади перекрытия и высоты крыши.
Стропильные ноги можно скрепить между собой на земле, а не «по месту». Это дает возможность более точно выдержать углы по шаблону. В случае висячей конструкции, этот способ единственно возможный. Смонтированные на земле треугольники просто устанавливаются на предназначенные для них места и закрепляются.
Монтаж стропильной системы своими руками
Порядок проведения работ при сооружении стропильной конструкции может быть следующий:
установка и крепление мауэрлата на наружные стены. Он укладывается с той стороны, куда планируется делать наклон крыши. Предпочтительно, чтобы эти стены были параллельны внутренней несущей стене здания. Под брус необходимо положить слой гидроизоляции любого типа;
укладка лежня производится аналогично сооружению мауэрлата;
Устройство стропил для сруба
на лежень вертикально устанавливаются стойки. Закрепить их можно в паз или металлическими уголками. От высоты стоек напрямую зависит угол, под которым наклонена кровля, поэтому если требуется сделать крышу с заданным углом, то вычислить высоту стоек можно с использованием простейших тригонометрических формул. К примеру, для угла в 45 градусов, необходимо, чтобы высота стоек была равна расстоянию между мауэрлатом и лежнем. Расстояние между стойками должно соответствовать желаемому расстоянию между стропилами двускатной крыши;
все стойки соединяются между собой коньком, который должен лечь строго горизонтально.
На этом устройство основных несущих элементов можно считать законченным. Следующим этапом в устройстве стропильной системы двухскатной крыши своими руками является установка стропил.
Стропильная система для двухскатной крыши
Установка стропил двухскатной крыши своими руками
Как уже было сказано ранее, стропильные ноги можно скреплять между собой внизу на земле. Для этого изготавливается шаблон из небольших брусков с заданным углом и длиной. Затем по нему делается необходимое количество стропильных ног. Если система висячая, то они еще соединяются затяжками. После этого производится установка стропил двухскатной крыши своими руками на место и закрепление их на коньке.
Схема строения стропил для двухскатной крыши
Крепление стропил к мауэрлату
Обеспечить надежность всей конструкции можно, только если все соединения и крепления выполнены грамотно и качественно. Одним из самых ответственных мест во всей конструкции является точка, где стропильная нога контактирует с мауэрлатом. В этом месте равнодействующая всех сил, действующих на кровлю, направлена в направлении стропильной ноги, «смотрящей» под углом вниз. Поэтому стропила со временем могут разъехаться. Задача стоит такая, чтобы эту равнодействующую направить перпендикулярно стен, то есть в направлении действия силы тяжести.
Сделать это можно двумя способами:
Упереть стропильную ногу под углом в мауэрлат и прибить гвоздями. В этом случае нужно будет делать кобылки, так как свес не образуется.
Сделать прямоугольный вырез в стропильной ноге, которым она будет упираться в мауэрлат. Такая конструкция более надежная.
Удлинение стропильных ног с помощью кобылок
Крепление стропил к мауэрлату любым из этих способов позволит избежать деформации стропильной конструкции.
Устройство обрешетки и мелких элементов
Когда вся основная конструкция уже установлена и нет сомнений в ее надежности, можно приступить к монтажу остальных элементов. Вначале можно закрыть фронтоны досками. Это позволит обрезать пиломатериал «по месту» более ровно. Если требуется монтаж кобылок для устройства свеса, то производятся и эти работы. К кобылкам крепят карнизную доску и подшивают карниз.
Обрешетку делают из досок с необходимым шагом или сплошную. Начиная с нижней, прибивают доски на нужном расстоянии друг от друга. Первая доска должна быть прибита строго параллельно карнизу.
Если нет возможности приобрести большое количество обрезного материала, то обрешетку можно делать и из необрезной доски
Важно только, чтобы кора была удалена, а первая доска все равно была обрезная
Монтаж стропил двускатной крыши дело ответственное, так как от этого зависит прочность и долговечность всей сооруженной конструкции. Выполнить эту работу нужно качественно.
С висячими стропилами
Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.
Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.
Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами
Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов
Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.
Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).
На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.
Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы
Для мансардных крыш
Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.
Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля
Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника
В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.
При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.
Для больших домов
При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.
Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил
При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).
Прямой и косой прируб для соединения затяжки
Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.
Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки
Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами
При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.
