Стропильная система двухскатной крыши и её устройство

Последнее обновление статьи 12.06.2022

Среди большого разнообразия видов крыш наибольшей популярностью на протяжении нескольких столетий пользуется двухскатная крыша. Относительная простота конструкции, отличная устойчивость, приспособленность под разные климатические условия – весомые аргументы, проверенные многолетней строительной практикой.

Нижеуказанная информация будет полезна и тем, кем будет возводится стропильная система двухскатной крыши своими руками и тем, кто решит воспользоваться услугами профессионалов для понимания и контроля выполнения работ.

Типы двускатных крыш

Двухскатная крыша, также ее называют щипцовой, представляет собой две наклонные прямоугольные плоскости – скаты крыши, которые устанавливаются под определенным углом к наружным стенам здания. За счет угла наклона скатов обеспечивается естественный сток природных осадков (дождь, талая вода).

Крыши с неравномерными углами наклона скатов (т.е. расположение конька не через центр здания) и различной длиной карнизных свесов применяются при желании заказчика выразить архитектурную особенность его жилья. Такая кровля, в плане дизайна, выглядит достаточно оригинально, но имеет недостаток нерационального использования чердачного помещения.

Ломанная щипцовая крыша применима в тех случаях, когда имеется надобность использовать чердачное помещение под мансарду. В такой крыше увеличенный объем чердака позволяет с легкостью обустроить мансарду, которую защищают от влаги и утепляют.

Двухскатная симметричная крыша имеет в своем основании равнобедренный треугольник. Ортодоксальная форма и неприхотливость при возведении сделали ее любимицей не только профессиональных строителей, но и начинающих специалистов.

Полувальмовая кровля — одна из разновидностей двускатных крыш, которая отличается оригинальным внешним видом и создает качественную защиту фронтона. Данный тип кровли особенно востребован в районах с высокой ветровой нагрузкой.

Первое, на что стоит обратить внимание при организации строительства двухскатной крыши – это угол ее наклона. В меньшей степени он зависит от архитектурных особенностей, но в большей степени от климатических особенностей региона, в котором будет возводиться крыша и от типа, устанавливаемой кровли.

Крыши с крутым углом наклона устанавливается в регионах, которые подвержены частым выпадениям осадков. Районы с сильными зонами ветров требуют установку пологих скатов, чтобы разгрузить конструкцию от ветровых нагрузок.

Угол наклона скатов может лежать в пределах от 5 до 90°. Распространенным вариантом является крыша, имеющая угол наклона 35-45°. Такой вариант наиболее экономичный, в плане расхода строительных материалов и равномерного распределения нагрузки по всему периметру здания. При таком угле наклона чердачное помещение делается холодного типа и в дальнейшем оно не пригодно для проживания в нем.

Если необходимо обустройство чердачного помещения под жилую комнату, тогда необходимо использовать ломанную двухскатную крышу. В таком случае верхняя часть крыши станет более пологой, а нижняя будет иметь крутой уклон. Чердачное пространство увеличится и появится возможность использовать его под мансардное жилье. Для такого вида скатов усложнится конструкция стропильной системы по сравнению с использованием простого варианта.

Виды стропильных систем двухскатных крыш

Технология устройства стропильной системы для двухскатной крыши имеет различия в использовании опорных оснований для стропил. Различают висячую и наслонную систему стропил. Соответственно, стропильные системы используют в своей конструкции висячие, либо наслонные стропила. Существует и третий вариант — гибридный, когда в стропильной системе установлены оба типа.

Висячие стропила используют в сооружениях с расстоянием между опорами не более 6-6.5 метров.

Наслонные стропила устанавливают в зданиях с несущей средней стеной или со столбчатыми опорами внутри.

Несущими элементами конструкции в двухскатной крыше являются стропильная система и мауэрлат.

Стропильная система включает в себя такие элементы как: стропильные ноги, вертикальные стойки, наклонные подкосы, ригели, распорки, коньковой прогон. Все эти элементы, соединенные в единую конструкцию и формируют стропильную систему, как таковую.

Материал, из которого изготавливают стропила и другие элементы конструкции, может быть выполнен из дерева, железа и железобетона.

Перед использованием материала необходимо обратить внимание на то, чтобы попавшиеся сучки не превышали по своей длине трети толщины материала!

Мауэрлат – это брус с сечением от 100×100 мм до 200×200 мм, который подкладывается под стропильную ногу или прокладывается по всему периметру конструкции. Его предназначение — распределение равномерной нагрузки на наружные стены.

Монтаж мауэрлата происходит на верхнем стенном обрезе. Установка происходит либо по оси стены, либо со смещением к наружной или внутренней грани стены (но не более 50 мм от наружной грани). Перед установкой мауэрлата, под него подкладывают гидроизоляционный материал, в качестве которого, чаще всего, выступает рубероид. Соединение звеньев мауэрлатов должно быть прочным и происходит с помощью прямых замков.

Устройство стропильной системы

Основные виды стропильных конструкций:

• стропильные ноги противоположных скатов связаны горизонтальными затяжками (для ширины дома до 6 м);
• коньковый прогон опирается на вертикальные стойки, дополнительно используются наклонные распорки (для домов шириной до 10 м с пустым чердаком, конструкция рассчитана на высокие нагрузки);
• в качестве дополнительных точек опоры выступают горизонтальные прогоны, опирающиеся на вертикальные стойки, стропила связаны затяжками (для ширины дома до 15 м).

Стропильные конструкции изготавливаются из бруса сечением не менее чем 50×150 мм. Расположение перекладины выполняется на уровне будущего потолка чердачного помещения.

Если при возведении дома своими руками есть возможность поднять к месту монтажа готовые фермы, рекомендуется изготавливать стропила на земле, используя первый А-образный элемент каркаса в качестве шаблона.

Стропильные ноги рекомендуется выполнять из цельного бруса, но при необходимости можно срастить брус с двух сторон при помощи гвоздей или саморезов. Шаг стропил может быть рассчитан исходя из размеров листового утеплителя. В первую очередь устанавливаются крайние А-образные элементы, на которые крепится коньковый прогон, выполненный из бруса 100×150 или доски 50×150. Коньковый прогон придает жесткость всего каркаса.

Чтобы не ослаблять мауэрлат, прорези для крепления выполняют в стропилах, в результате чего стропило горизонтальной плоскостью прорези лежит на поверхности мауэрлата, а выступом упирается в вертикальную плоскость мауэрлата. Фиксация выполняется тремя гвоздями, два из которых забиваются с обеих сторон стропила, а третий – через его верхнюю плоскость.

Существуют различные способы крепления стропил в верхней части двускатной крыши, которые можно выполнить своими руками:

• Края каждой пары стропил разрезаются таким образом, чтобы при сопряжении плоскостей срезов стропильные ноги образовывали заданный угол наклона крыши. Затем стропила скрепляются между собой деревянными планками при помощи гвоздей, либо металлическими пластинами с болтовым соединением. В верхнюю плоскость стропил следует забить по гвоздю длиной не менее 150 мм;
• Стропила разных скатов размещаются на установленном коньковом прогоне, при этом их необходимо разрезать, чтобы горизонтальный участок равнялся по ширине половине толщины конькового бруса. Стропила между собой фиксируются металлическими планками, которые следует разместить над пролетом (висячее соединение, требует жесткого крепления ног к мауэрлату);
• Соединение внахлест — наиболее простой вариант, стропила наклоняют под одинаковым углом и соединяют их шпильками или болтами, используя широкие шайбы.

На следующем этапе монтируются такие виды элементов, как прогоны, стойки, подкосы и т.д., если они входят в выбранную схему каркаса. При монтаже важно контролировать вертикальность и горизонтальность конструкций. Ошибки, допущенные в процессе возведения крыши, исправить практически невозможно.

Особенности конструкции

Традиционным, широко распространенным вариантом являются симметричные двускатные крыши с прямыми скатами – щипцовые. Оптимальный угол наклона скатов составляет около 45° – такая конструкция способна противостоять серьезным снеговым и ветровым нагрузкам.

При желании оборудовать мансарду, используются другие виды крыш. В частности, это двускатная крыша с ломаными скатами – в верхней части скаты пологие, а в нижней имеют резкий уклон. Для крыш такого типа необходимо возводить стропильную систему более сложной конструкции.

В некоторых случаях выполняется несимметричная двускатная кровля, конек которой расположен со смещением относительно центра. Схема такой крыши разрабатывается с учетом особенностей здания. Двускатная крыша может быть и полувальмовой. В этом случае конструкция отличается от щипцовой крыши наличием скошенных кровельных элементов над фронтонами.

Монтаж стропильной системы

Прежде чем начать монтаж стропильной системы двухскатной крыши необходимо выполнить крепление мауэрлатов к продольным стенам с помощью анкерных болтов. Далее следует определиться с оптимальным сечением стропильных ног, которое зависит от их длины и расстояния между ними.

Для этого необходимо произвести расчет длины и сечения стропил. Если требуется, чтобы пиломатериалы имели другую ширину и длину стропильных ног, то требуемый размер достигается путем их сращивания (наращивания) при помощи крепежных элементов.

Для использования утеплителя следует подобрать рациональное расстояние между стропилами таким образом, чтобы как можно меньше пришлось обрезать теплоизоляционный материал.

Если предполагается возвести кровельную конструкцию своими руками, требуется произвести расчет, исходя из ширины крыши и ее высоты до конька. Стандартная схема предполагает создание стропильной конструкции, в основе которой лежит равнобедренный треугольник. Простые геометрические построения и расчеты дают возможность вычислить длину стропильных ног: к квадратному корню из суммы квадратов высоты до конька и половины ширины крыши следует прибавить припуск на карнизный свес.

Требуемое количество стропил зависит от длины крыши и выбранного кровельного материала. Обычно шаг стропильных конструкций составляет 1,2 – 1,5 м. Не рекомендуется превышать данные значения.

На основании длины стропильной ноги и длины конька крыши (включая припуски на свесы) выполняется расчет площади кровельной поверхности – для этого указанные величины следует перемножить.

При расчете пиломатериалов необходимо учесть наличие таких элементов стропильной конструкции, как:

• мауэрлат;
• конек;
• стропильные ноги;
• стойки;
• прогоны;
• ригели;
• подкосы.

В зависимости от вида кровельного материала определяется тип обрешетки. Она может быть разреженной (с разным шагом) или сплошной, под мягкие покрытия выполняют сплошную обшивку листовым материалом. Если монтируется полувальмовая кровля, также необходимо подсчитать количество кровельного и конструкционного материала для устройства вальм – треугольных срезанных вершин над торцевыми стенами дома.

Все деревянные элементы требуют обработки специальными составами, предотвращающими гниение, повреждение вредителями, возгорание.

Установка стропил происходит в следующем порядке:

1. Вначале делается шаблон, по которому будут собираться стропильные фермы. Для этого берутся две доски (длина доски равна длине стропильной ноги) и соединяются с одного края между собой одним гвоздем.
2. Получившаяся конструкция (ножницы), свободными краями досок кладется на опоры, в места, где будут опираться стропильные ноги. Полученный, финальный угол – угол наклона ската крыши, необходимо зафиксировать с помощью нескольких гвоздей, а для лучшей фиксации угла, закрепить между досками поперечную перекладину.
3. Далее делается еще один шаблон, с помощью которого, будут выполняться монтажные запилы на стропилах. Проще всего его изготовить из фанеры.
4. На стропилах вырезают монтажные запилы при помощи шаблона и соединяют между собой под углом наклона ската. Получившийся треугольник называют стропильной фермой, который поднимают на крышу с помощью вспомогательных конструкций (лестница, лаги и т.п.) и крепят к мауэрлату.
5. 
6. В самом начале устанавливают две крайние фронтонные фермы. Для их правильной горизонтальной и вертикальной установки используют временные подкосы, которые к ним крепят.
7. Между крайними вершинами ферм протягивают шнур, который служит для обозначения будущего конька, а также для уровня остальных промежуточных стропил.
8. Далее поднимаются и устанавливаются остальные стропильные фермы на ранее подсчитанном расстоянии (не менее 0.6 м) друг от друга.
9. Громоздкие конструкции, в зависимости от необходимости, укрепляются ригелями, подпорами, подкосами и т.п.
10. Коньковый брус (прогон) устанавливают на специальных опорах. Дальше к нему крепятся промежуточные, диагональные и короткие стропила.

Крепление мауэрлата

Каркас из стропил, выполненный своими руками, может крепиться к балкам перекрытия, но в этом случае все нагрузки на строительные конструкции сосредоточатся на местах крепления балок перекрытия. Такой вариант пригоден для небольших легких строений.

Чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на верхнюю поверхность стен, параллельных коньку будущей крыши, монтируется мауэрлат, который послужит основой каркаса. Для изготовления мауэрлата используется деревянный брус сечением 150×150, 100×150 или 100×100.

К стене он крепится одним из следующих способов:

• При помощи металлических шпилек, вмурованных в бетонную балку, залитую по длине стены. Шаг креплений не более 120 см, расположение в шахматном порядке, резьба шпилек не менее М12. Высота выступающей над бетоном части шпильки должна на 30 мм превышать высоту бруса мауэрлата вместе с гидроизоляционным слоем из рубероида. Деревянный брус, в котором сверлятся соответствующие отверстия, притягивается к балке гайками с шайбами;
• При монтаже своими руками кровли с двумя скатами общей площадью менее 250 м², шпильки для крепления мауэрлата закладываются в стены в процессе ее возведения. Чтобы обеспечить необходимую прочность будущего деревянного каркаса, шпильки следует замуровывать на большую глубину, чем в бетонную балку;

• 

• При помощи проволоки-катанки, вмонтированной в кирпичную кладку не менее, чем за три ряда до верха стены. Данный метод пригоден при монтаже кровельной системы небольшой площади.

Расчет нагрузок и угла наклона

Точный расчет стропильной системы двухскатной крыши — залог будущей прочности и надежности дома. При проектировании сложной кровельной конструкции ее расчет должен производить только профессионал. Самостоятельно можно произвести расчет крыши с небольшой площадью, воспользовавшись применением простых формул.

В самом начале определяются с углом наклона кровельных скатов. Угол наклона в 5-15° подходит для небольшого числа кровельных покрытий. Ввиду этого вначале выбирается кровельный материал, а уже потом рассчитывается стропильная система. При угле наклона выше 45° подходит любое кровельное покрытие, но вместе с этим растут и материальные расходы.

Также необходимо сделать расчет снеговой нагрузки, в зависимости от климатического района. Пределы снеговой нагрузки лежат в диапазоне 80-320 кг/м². На кровле с углом наклона не более 25° коэффициент перехода от снегового покрова на крышу равен 1. Для крыш с уклоном 25-60° коэффициент принимается равным 0.7.

К примеру, при нагрузке снегового покрова на земле 120 кг/м² нагрузка на кровле с углом наклона 25-60° составит 120×0.7=84 кг/м².

Ветровая нагрузка подсчитывается при использовании коэффициента изменения ветрового давления и аэродинамического влияния.

Подсчитывается вес кровельного пирога — постоянная нагрузка, которая включает в себя вес обрешетки, контробрешетки, утеплителя, кровельного материала, а также, в случае с мансардой, вес внутренней отделки потолков. Средняя величина постоянной нагрузки колеблется в пределах 40-50 кг/м².

Правильно рассчитанная стропильная система, выполненная своими руками, способна выдержать высокие нагрузки, в том числе:

• давление ветра;
• давление снежного покрова;
• вес человека.

Кровля не должна оказывать сильное или неравномерное давление на строительные конструкции, которые передают нагрузку на фундамент дома.

От угла наклона кровли зависит ее сопротивляемость нагрузкам. Чем больше угол, тем прочнее должен быть каркас. Данный параметр также влияет на выбор кровельного материала.

Заключение

Устройство двускатной крыши подразумевает создание качественного кровельного пирога. Двускатная конструкция утепляется листовыми или рулонными материалами. Важно выполнить качественную пароизоляцию. Для финишной отделки применяются различные виды кровельных материалов, от стандартного шифера до высокотехнологичной черепицы.

Таким образом, подсчитывается общая нагрузка, которая состоит из постоянной и временной нагрузок. Исходя из общей нагрузки на квадратный метр кровли, подбирается сечение стропильных ног.

В любом случае, при расчете стропильной системы двухскатной крыши, необходимо доверить работу специалистам, также можно воспользоваться справочниками в сети и нижеуказанным видео.