Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Преимущества и недостатки

, полученная путем соединения двух скатов, как любое строительное решение имеет свои плюсы и минусы, о которых домостроителю должно быть известно заранее. К плюсам можно отнести:

1. Ее конструкция не требует усиления фундамента, что упрощает работы по возведению и оптимизирует затраты. Мансарду можно обустроить даже в полностью готовом доме, просто перестроив, утеплив кровлю.
2. Простота монтажа. Данная конструкция легка в сборке, с ней справится даже несколько умельцев или бригада специалистов из двух человек.
3. Рациональность. Эффективное использование пространства под крышей, которое можно оборудовать как кабинет, зимний сад. Двускатная крыша с неотапливаемой мансардой помещения подходит для сезонного хранения.
4. Доступность. Все используемые материалы недороги и доступны для приобретения.
5. Низкая стоимость. Квадратный метр жилого пространства при монтаже мансардной крыши своими руками обойдется вам значительно дешевле, чем сооружение пристройки или полноценного второго этажа.

Ниже представлены, если их так можно сказать, недостатки двухскатной крыши с мансардой, которые лучше будет назвать ее особенностями:

• Для обустройства просторного помещения своими руками необходима достаточно высокая двухскатная крыша, конструкция которой технически более сложна.
• Увеличение клона склонов кровли повышает расход материалов, следовательно, стоимость возведения, даже при условии работы своими руками.
• Конструкция предполагает возможность потери тепла в отопительные период.
• Повышенный нагрев кровли и подкровельного помещения в жаркую погоду.

Конструкция крыш и систем стропил

Крыши домов обычно являются наклонными плоскостями – их называют скатами. В основе кровельных скатов находится стропильная система, на которую укладывают обрешетку для настила кровельных материалов.

 

Нижние торцы стропил обычно имеют опору на мауэрлат. В месте пересечения скатов получаются ребра — наклонные и горизонтальные. Горизонтальные элементы называют коньком. На пересечениях скатов, образованных входящими углами, обустраивают ендовы и разжелобки. Выступающие над стенами строений края кровли получили название фронтонных или карнизных свесов. Они располагаются горизонтально, а за наружные стены выходит выступ. После укладки обрешетки, затем стропил над ними собирают кровельный материал. Перед монтажом кровли обязательно укладывают тепло-, паро- и гидроизоляцию.

Крыши делятся на следующие типы:

• односкатные – с опорой на две разные по высоте наружные стены;
• двухскатные – имеют опору на две одинаковые по высоте наружные стены (детальнее: «Как сделать двухскатную крышу»);
• шатровые – у них четыре ската, у которых форма одинаковых треугольников, сходящихся в единой точке;
• четырехскатные (вальмовые) – крыши с треугольными скатами на торцах; когда вальма крыши до карниза не доходит, крышу называют полувальмовой;
• мансардные (ломаные) двухскатные – две плоскости таких крыш представляют собой прямоугольники, соединенные под тупыми углами.

Тип скатной крыши преимущественно зависит от того, какая схема установки стропил была использована. Стропила – это основные несущие элементы крыши, и они должны не только выдерживать вес кровли, но и быть устойчивыми к давлению снега и ветра. Для выполнения расчетов стропильной системы необходимо руководствоваться типом кровельного материала, характерной для региона силой ветров и размером снежного покрова.

Стропильные ноги с целью увеличения жесткости каркаса соединяют между собой. Чтобы крышу не снесло при сильном ветре, каркас нужно связать с «коробкой» дома ещё до того, как правильно поставить стропила. При постройке частных домов обычно используют стропильные системы из древесины — они легко обрабатываются и устанавливаются.

Виды и особенности стропил

Прежде чем перейти к тому, как установить стропила, нужно разобраться с их устройством и видами. 

Стропильные фермы являются плоской формы решетчатыми системами, необходимыми для перекрытия больших по площади помещений. Это неизменяемая совокупность стержней, помещенных в одной плоскости и на концах соединенных друг с другом (прочитайте: «Как соединить брус между собой по длине«).

Находящиеся на верхнем контуре элементы называют верхним поясом. Существует и нижний пояс. Наклонные внутренние стержни называют раскосами, а вертикальные – стойками. При монтаже стропил в основе системы получается треугольник, обеспечивающий значительную жесткость. Главным элементом фермы считаются стропильные ноги, поддерживающие обрешетку – их устанавливают вдоль скатов (подробнее: «Обустройство и монтаж стропильной системы крыши»).

Стропила бывают наслонные и висячие. Способы установки стропил и их тип подбирают, исходя из кровельных материалов, нагрузки в виде ветра и снега, уклона кровли. Висячие стропила опираются лишь на крайние две точки, например, на стены дома. Промежуточные опоры в этом случае не нужны. Висячие стропила предназначены для изгиба и сжатия. Также такая система создает значительную распирающую нагрузку по горизонтали, передающуюся стенам. Ее можно уменьшить с помощью металлических или деревянных затяжек, соединяющих стропила.

Затяжки располагают в основании стропил, при этом стяжка является одновременно и балкой перекрытия. Данный метод обычно используют для создания мансардной кровли (читайте: «Установка стропил мансардной крыши, материалы для ее производства»). Затяжки могут находиться также и выше стропил. Чем выше располагаются затяжки, тем надежнее и мощнее они должны быть. Такие стропильные системы используются в тех случаях, если пролеты составляют 7-12 метров, и дополнительные опоры не предусмотрены. Таким образом, основными элементами висячей системы считаются стропильные ноги с затяжками нижнего пояса.

Стропила наслонного типа строятся иначе. Их устанавливают в домах, в которых есть дополнительная несущая стена или опоры, расположенные в центре относительно к внешним несущим стенам. Концы таких стропил опираются на боковые стены, а для средней части есть опора из несущих столбов или внутреннего простенка. Элементы таких стропил работают как балки – лишь на изгиб.

Монтаж элементов перекрытия крыши

Перекрытия создаются с помощью деревянных балок с сечением 20 на 10 см. Чем более массивное здание, тем более крупная крыша, значит, и размер сечения балок для перекрытия должен быть больше.

Работа начинается с установки крайних балок, затем определяются места для монтажа остальных элементов: следует отмерять шаг в 60 см. Этот размер необходим для дальнейшей установки стропил крыши.

Балки закрепляются в мауэрлате длинными гвоздями (от 20 см). Они должны выходить за стены – это необходимо для создания карниза. В среднем, длина выхода должна быть не менее 50 см. Также предусматривается, что с торцов крыши будут создаваться треугольные фронтоны, возможно выполнение фронтонного свеса.

Важно! Балки перекрытия крепятся на одном уровне, за выравниванием нужно следить.

Как правильно монтировать элементы перекрытия крыши, показано на видео:

Особенности монтажа стропильной системы деревянного дома

Отличие деревянных домов состоит в том, что сруб дает усадку, а это приводит к изменению геометрии стропильной системы. Если элементы закрепить жестко, крыша может развалиться. Поэтому крепления делают плавающими. Есть специальные скользящие крепления, которыми в этом случае крепят стропила к верхнему венцу и к прогонам, если такие есть (смотрите фото).

Способ крепления стропильной системы деревчнного дома

Чтобы стропило свободно двигались при усадке, длинную его часть крепят строго параллельно его краю, о опрору размещают строго перпендикулярно. При необходимости под нее вырезается площадка. Размечают крепление так, чтобы крюк оказался в крайнем нижнем положении или около него. Крепят на специальные саморезы, которые идут в комплекте (обычные не подходят). Если монтаж производится на бревно, чтобы стропильная нога не соскользнула по нему, в нижней части вырезается полукруглое отверстие, на которое она будет опираться.

Такой крепеж продают на любом строительном рынке, называется он «скользячка». Как крепить скользячку к брусу смотрите в видео.

Проекты и фото домов с односкатной крышей

Как уже говорили, тяжело найти интересные проекты жилых домов с односкатной крышей. Пока данные постройки у нас непопулярны. Возможно, как раз из-за своей неординарности. В этом разделе собраны несколько проектов или фото уже построенных домов. Может, кому-то будет полезны хотя-бы в качестве идеи.

Проект небольшого дома под односкатной крышейЭтот дом существует. особенно хороши односкатные крыши в местностях с перепадом высотыОдноэтажный дом с односкатной крышей большой площадиДвухэтажный дом с террасами на двух этажахПод натуральную черепицу требуется большой угол наклона крышиБольшие окна — красиво, но нерационально в нашем климатеРазноуровневый дом — интересный реализованный проектЭто — прототип того, что расположен вышеОригинальный дом. Под одной односкатной крышей и дом и хоз постройки, да еще часть — навес над двором между двумя зданиямиТот же проект, что вверху, с другой стороныДве односкатные крыши на разных уровнях

Теплоизоляция

Данный этап работ очень важен, поскольку теплоизоляция позволяет поддерживать нормальный температурный режим внутри помещения и мешает утечке тепла.

В качестве материала чаще всего используют комбинированные утеплители на основе минеральной ваты. Теплоизоляция производится вместе с гидро- и пароизоляцией.

Гидроизоляционный слой представляет собой специальную мембрану, фиксирующуюся поверх стропил с таким расчетом, чтобы между данным слоем и кровельным материалом сохранялось расстояние. Ширина зазора определяется типом покрытия и технологией.

После окончания гидроизоляции приступают к укладке теплоизоляционных матов. Их фиксируют между стропилами, после чего приступают к монтажу пароизоляционной мембраны.

Она располагается с внутренней стороны и укрепляется с помощью скоб. Укладывают мембрану с нахлестом, соединения клеятся при помощи специальной ленты. Сверху производится монтаж материала для внутренней отделки.

Подготовка

Создание крыши – точный процесс, который должен придерживаться разработанного плана: перед началом работы нужно создать чертеж с указанием всех узлов.

Рассчитывается нагрузка и давление, которое будет создавать крыша – исходя из этого производится расчет стропил, покрытия кровли и др. С большим углом наклона влияние ветра и осадков на крышу становится сильнее. Обыкновенно скаты ставятся под углом не менее 45-50 градусов.

Важно! Если уклон слишком пологий, создание мансарды и использование чердака становится затруднительным.

Рекомендуется использовать ломаную двускатную крышу с фронтоном в виде пятиугольника. Но ее конструкция является более сложной для возведения своими руками.

В расчет также берутся размеры дома: если он шире 6 метров, требуется дополнительное укрепление крыши с помощью прогонов.

Рассчитывая все строительные материалы и вес всей кровли, исходить нужно из возможностей самого здания. Рекомендуется минимизировать, насколько это возможно, нагрузку на несущие стены.

Внимание! Для расчета необходимого кровельного покрытия, следует точно посчитать объем площади крыши.

Поскольку скаты симметричные, достаточно выяснить площадь одного из них, и умножить на два полученное значение.

Двускатная крыша в самостоятельном исполнении: основы

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

Фронтоны – это торцы, которые образуют скаты крыши

Двускатная крыша состоит:

• 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.

О плюсах конструкции – в видеоролике:

Watch this video on YouTube

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.

Построить ломаную крышу без помощи профессионалов практически невозможно

Выбор стропильной системы

Перед тем, как построить двухскатную крышу дома своими руками, стоит изучить характеристики основных стропильных систем, которые классифицируются следующим образом:

1. Наслонные. Такие конструкции используются в том случае, если есть возможность смонтировать коньковый прогон, на который будут опираться верхние края стропильных ног.
2. Висячие. Не имея возможности смонтировать коньковый прогон, приходится обустраивать висячую стропильную систему.

Правильно установленный прогон выполняет очень важную работу – он снижает нагрузки, приходящиеся на стропила. Именно поэтому при строительстве одно- и двухэтажных домов чаще всего используется именно наслонная стропильная система. Для монтажа конька используются вертикальные элементы, опирающиеся на несущие части самой постройки.

Впрочем, у наслонной системы есть и характерные недостатки – в частности, нужно понимать, что наличие дополнительных опор существенно снижает полезное пространство под кровлей. Это не очень приятный фактор, но он неактуален для зданий с фронтонами, которые могут обеспечить устойчивость прогона без использования специальных опорных элементов.

Конструктивно коньковый прогон представляет собой прочную и жесткую балку, которая протянута между двумя вершинами двухскатной крыши. Прогон может быть представлен как цельным бревном, так и композитным материалом, выполненным, например, из досок или клееного бруса.

Основная проблема, связанная с прогоном – подобрать цельный материал длиной более 6 м непросто, да и устанавливать их нежелательно, поскольку величина их прогиба будет слишком заметной. Чтобы избежать этого явления, сама балка делится на два отдельных элемента, а для их разгрузки под прогоном устанавливается шпренгельная ферма.

Еще одним неудобным фактором является вес и габариты используемой балки. Собрать двухскатную крышу своими руками, используя наслонную стропильную систему, очень непросто – подъем цельного бревна на крышу тяжело выполнить без специальной техники. Конечно, при большом желании все эти работы можно сделать, но усилий потребуется немало, и об этом стоит подумать перед тем, как сделать двухскатную крышу дома своими руками.

В крайнем случае можно пойти по пути наименьшего сопротивления и остановить свой выбор на висячей стропильной системе, стропильные фермы которой собираются непосредственно на объекте. Для такой конструкции коньковый прогон не требуется в обязательном порядке, но и исключать возможность его использования для соединения всех элементов системы не стоит. Висячая стропильная система оптимально подходит для перекрытия небольших пролетов, особенно если возможности смонтировать опорные элементы для длинного прогона невозможно.

Этапы строительства двускатной крыши

Теперь давайте разберёмся, как построить двускатную систему крыши в частном доме. В этом процессе несколько этапов и каждый из них мы рассмотрим отдельно.

Расчёт стропильной системы с учётом действующих нагрузок

Вы можете не использовать формулы для расчёта, если не будете делать крыши в дальнейшем и просто скачать программу (http://srub-banya.by/programs/raschet_stropil.exe). Открыв скачанный файл, вы попадёте на страницу с меню – оно расположено в горизонтальной строке вверху.

Основные действующие нагрузки:

Помимо основных нагрузок существуют ещё вторичные или «по умолчанию», это:

1. Масса кровельного материала.
2. Масса утеплителя (если он предусмотрен).
3. Собственная масса стропильной системы.

Чтобы рассчитать снеговую нагрузку используют формулу: S=µ*Sg

• S – величина нагрузки в кг/м2.
• µ — коэффициент соответствующий углу уклона ската.
• Sg — норматив снеговой нагрузки в кг/м2.

Уклон ската выражается в градусах и обозначается символом α (альфа). Чтобы определить значение α, нужно высоту H разделить на половину пролёта L. Ниже приведена таблица с результатами определения основных наклонов.

Разновидности стропильных систем

Различают два основных типа стропильных систем для крыш с двумя скатами – висячие и наслонные. Опишем каждый из них по отдельности.

Висячие стропила

Устройство двухскатной крыши с висячими стропилами целесообразно лишь при ширине кровли в пределах 6 метров. Такие стропила крепятся на коньковый прогон с одной стороны, и на несущую стену с другой. Они испытывают распирающие усилия, в чем и состоит основная особенность двухскатной крыши с висячими стропилами. Затяжку для них можно изготавливать как из дерева, так и из металла. Если установить затяжки снизу, то они исполняют функцию несущих балок

Крайне важно прочно закрепить затяжку, поскольку она также испытывает распирающее усилие. Затяжка нужна, в первую очередь, чтобы предотвратить повреждение несущих стен – иначе они могут упасть под давлением тяжелых стропильных ног.

Наслонные стропила

В данном случае размер крыши не имеет значения. Сборка стропильной системы данного типа предполагает наличие лежня и опорных стоек. На лежень, который укладывается параллельно мауэрлату, переносится часть нагрузки. Получается, что стропила прилегают друг к другу в верхней точке и дополнительно поддерживаются стойкой. В такой системе стропильные ноги испытывают усилие только на изгиб. Они монтируются намного проще, чем висячие. Правда, требуются опорные стойки.

Комбинированный тип

Нередко крыше придают довольно сложную форму, что требует сооружения стропильных систем смешанного типа. Профессионалы рекомендуют составлять подробную схему с расчетами на каждый элемент стропильной системы, чтобы в процессе работ данные всегда были под рукой.

Монтаж обрешетки

После установки системы стропил следует приступить к монтажу обрешетки, к которой затем крепят материал для кровли.

Обрешетка представляет собой специализированный каркас, для создания которого необходима обрезная или необрезная доска (толщина — 25 мм).

Обрешетку под металлочерепицу оформляют в виде разряженной обрешетки. Для этого используется контррейка (так называемая контробрешетка).

Она необходима для увеличения зазора в подкровельном пространстве, что улучшает вентиляцию. В качестве контррейки используют деревянные планки, по ширине равные стропилам. Их приблизительная толщина — 12-30 мм.

Контррейка устанавливается поверх гидроизоляционного материала на стропила, она должна в точности повторять форму стропил. Для этого на них (по отдельности) следует вмонтировать планки контррейки.

Когда контррейка установлена, можно переходить к монтажу самой обрешетки.

Для этого требуется брус сечением 30х50 или 50х50 мм. Между брусами обрешетки под металлочерепицу должно быть расстояние от 350 до 400 мм.

Крепление брусьев или досок начинают от конькового бруса. Доски или брусья крепят на расстоянии 40-150 мм от прогона ( по каждому скату) — в зависимости от материала покрытия и способа монтажа конькового узла.

Обрешетку, как правило, устанавливают по частям, поскольку при этом одновременно покрывается вся поверхность ската, определяемая длиной имеющейся доски или бруса.

После этого можно переходить к следующему прогону.

Типы крыш

Кровля с наклоном бывает односкатная и многоскатная. Первый тип чаще всего применяется для построек с небольшой площадью: сараев, беседок, гаражей и жилых домов, в которых 2 – 3 комнаты. Крутизна наклона ската такой крыши обычно небольшая – до 30 градусов. Построить для нее каркас легче, чем для многоскатных вариантов, существуют оригинальные проекты, которые имеют прекрасный визуальный облик.

Самый распространенный вид кровли для частных домов – это двухскатная, которая активно используется при строительстве и сегодня. Чаще всего в профиль она имеет форму равнобедренного треугольника, фронтоны вертикальные с углами наклона боковых сторон 15, 30, 40 и 45 градусов.

Их строительство упрощает то, что из-за широкого распространения существует огромное количество проектов, инструкций по возведению стропильной системы и кровельного покрытия.

Двухскатная кровля в профиль чаще всего симметричная. Реже встречаются проекты крыш, имеющие разные скаты, отличается их длина и, соответственно, угол наклона к горизонту. Подобный дизайн смотрится очень оригинально, часто он предусматривает монтаж оконных проемов на одном из скатов. Созданная для него стропильная система практически не отличается от симметричной конструкции.

Трехскатная крыша – это практически та же двухскатная, только усеченная с одной из боковых сторон. Один из скатов в виде равнобедренного треугольника, два других имеют формы трапеции. Усечение может быть полным – от конька до основания крыши или частичным, тогда остается участок прямого фронтона. Подобные варианты крыш широко распространены в нашей стране, их традиционно возводили много столетий. Популярны они и сейчас не только для жилых зданий, но и для гаражей, сараев и других хозяйственных построек.

Широко распространены при загородном строительстве крыши со скатами, состоящими из нескольких плоскостей. Каждая из них имеет разные углы наклона. Форма фронтона при этом пятиугольник или трапеция. Скатная крыша с пятиуголным профилем сохраняет свои защитные характеристики, при этом внутри остается больше свободного пространства для обустройства полноценной жилой комнаты.

Вальмовые крыши представляют собой двухскатные, только фронтоны у них усечены под некоторым углом, поэтому два ската у них в форме равнобедренных треугольников, а два – в форме трапеции, конек укороченный. Такие конструкции получили распространение в Голландии и Скандинавских странах, где требуется эффективная защита кровли от мощного ветра.

Схемы стропильной системы такой кровли усложняются, но опытными руками не составит труда возвести стропила самостоятельно.

В полувальмовых крышах усечение фронтона происходит не полностью до основания, подобные конструкции используют, например, если хотят создать в мансарде дополнительные боковые окна. Чертеж подобной кровли более сложен, чем у вальмовой, она имеет скаты в нескольких наклонных плоскостях в форме трапеции и треугольника, может быть пятискатная, шестискатная или других сложнейших конструкций. Полувальмовая крыша имеет оригинальный вид и хорошо защищена от ветра.

Шатровая кровля используется для зданий квадратной формы. Она имеет вид правильной пирамиды, скаты треугольные, расположенные под наклоном, то есть фронтоны отсутствуют. Часто такой тип используют для беседок и других малых зданий.

Многощипцовая конструкция крыши тоже чаще всего используется для квадратных домов, но можно ее возвести и на прямоугольном здании. По сути, она восьмискатная со скатами, имеющими одинаковые треугольные формы. Чаще всего проекты такой кровли представлены со сложным стропильным каркасом, наличием ендов и замысловатой системой карнизов и водосливов.

Бубновая кровля для квадратных в профиль зданий имеет 4 ската ромбовидной формы. Ломаная поверхность усложняет монтаж стропильной системы и настил покрытия. Но такие проекты смотрятся очень оригинально.

Наконец, по форме кровля может быть сводчатая, то есть обтекаемая, в профиль полукруглая. Подобная конструкция будет надежно защищать от ветра и осадков, но возводить ее сложно. Чаще всего такие крыши устанавливают не на жилых зданиях, а на беседках и небольших хозяйственных постройках.

Этап 3-й. Установка стропила и конька

Для того чтобы понять, как сделать стропильную систему, нужно выяснить, для чего она нужна. Стропила — опора всей двухскатной крыши. Именно они принимают на себя механическое воздействие со стороны погоды

Поэтому здесь важно сделать наверняка и без ошибок

В наслонных типах: вырезаем согласно пометкам выемки для установки стропил. После этого сооружаем «скамью» — временно укреплённую опорную систему из леженя, нескольких стоек, конька с косыми прогонами между коньком и леженем. Эту конструкцию следуют усилить временными раскосами, которые крепятся к мауэрлату. Далее используем коньковый прогон и выемки в мауэрлате, чтобы установить стропила. Сначала последние на земле между собой соединяем встык, внахлёст или посредством пазов на обеих досках. Поднимаем готовые соединения и фиксируем на скамейке и мауэрлате с помощью болтов, стальных накладок, гвоздей или скоб. В конце формируют свес, прикрепляя накладками к концам стропил дополнительные доски соответствующего размера.

Установка стропил

К балкам перекрытия стропила присоединяются болтами и скобами: пазы тут лучше не выпиливать, ведь от этого конструкция будет не только делаться дольше, но и становиться более хрупкой. Стропила также соединяются между собой на земле, только уже исключительно крупными накладками, а затем поднимаются и фиксируются на поперечных балках. Опираются стропила друг на друга. Другой опоры нет, потому и используются накладки. Для того чтобы усилить конструкцию, устанавливают дополнительные стойки.