Что такое стропильная система?
Стропильная система для двускатной крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов, которые в совокупности составляют каркас конструкции.
Она изготавливается из древесины или металла в соответствии с расчетом нагрузок, которые будут воздействовать на них в процессе эксплуатации. Стропильный каркас кровли выполняет следующие функции:
- Придает кровельным скатам необходимый уклон. Традиционную форму в виде равностороннего прямоугольника двухскатной крыши придает именно стропильный каркас, формирующий уклон между основанием кровли и ее коньком. Расположенная под углом поверхность, позволяет снегу и воде свободно соскальзывать со ската.
- Распределяет нагрузку от веса кровельного пирога. Вес кровельного пирога с учетом снеговой нагрузки может достигать до 500 кг/м2, поэтому двухскатная кровля подвергается интенсивной нагрузке особенно в зимний период. Стропила двускатной крыши равномерно распределяют вес, который на них ложиться, а затем передают нагрузку на несущие стены и фундамент дома.
- Служит основой для крепления термоизоляции и кровельного материала. Стропильный каркас кровли служит своеобразным скелетом конструкции, вокруг которого строится ее «тело». Между стропильных ног должна устанавливаться термоизоляция, а на обрешетку фиксируется кровельное покрытие, которое защищает от проникновения влаги.
Конструкция двухскатной крыши
Устройство мансардной крыши
Эти знания помогут при расчетах стропильной системы двускатной крыши, благодаря чему помещения станут более удобными, а процесс строительства упростится.
Таблица. Структура мансардной кровли
Элемент кровельного пирога Характеристики и особенности
Паробарьер
Назначение – минимизация количества пара, попадающего в утеплитель кровельного пирога. К сожалению, сделать защиту абсолютно герметичной невозможно, всегда будут небольшие щели в местах примыканий или нахлеста. Даже теоретически сложно заделать самые маленькие щели, а со временем скотч теряет показатели адгезии и щели увеличиваются в размерах. Такое положение усложняет строительство мансардной кровли, для его устранения необходимо принимать специальные строительные мероприятия, какие именно, мы расскажем немного ниже. В качестве материалов для парозащиты можно использовать дорогостоящие мембраны или дешевые полиэтиленовые пленки. По эффективности между ними никакой разницы нет, но стоимость отличается в разы.
Утеплитель
Для утепления можно использовать эковату, керамзит, напыляемый пенополиуретан и т. д. Но такие материалы не всегда отвечают требованиям застройщиков, а потому применяются реже
Наибольшее распространение получила рулонная или прессованная минеральная вата, и застройщику важно знать ее размеры еще на стадии проектирования стропильной системы. Линейные параметры утеплителя учитываются во время определения шага стропильных ног и их высоты
Есть варианты утепления мансардных крыш плитами пенопласта
Современные его виды санитарными и противопожарными организациями допущены к установке в различных помещениях. Количество выделяемых вредных соединений не выходит за пределы допустимых норм, материал не поддерживает горения. От типа утеплителя зависит ветрозащитный слой
Есть варианты утепления мансардных крыш плитами пенопласта. Современные его виды санитарными и противопожарными организациями допущены к установке в различных помещениях. Количество выделяемых вредных соединений не выходит за пределы допустимых норм, материал не поддерживает горения. От типа утеплителя зависит ветрозащитный слой.
Ветрозащита
Этот слой устанавливается поверх утеплителя из минеральной ваты. Задач у ветрозащиты несколько: выпускать пар из минеральной ваты, не допускать попадания в нее капель конденсата, уменьшать тепловые потери в результате выдувания. Одновременно такие задачи может выполнять только современная мембрана. Она состоит из нескольких отдельных слоев, каждый из них имеет свое конкретное назначение. Мембрана пропускает пар, за счет чего понижается относительная влажность минеральной ваты, кроме того, она не позволяет каплям воды попадать в утеплитель. Одновременно мембрана герметична для потоков воздуха, что минимизирует тепловые потери из мансардных помещений
Важно знать, что такую сложную защиту требует лишь минвата, это один из ее весомых недостатков. Что касается пенопласта, то он не впитывает влагу и не повышает относительную влажность. Соответственно, защита не требуется, один слой кровельного пирога мансардной крыши можно не монтировать
Соответственно, защита не требуется, один слой кровельного пирога мансардной крыши можно не монтировать.
Кровельное покрытие
Тип и характеристики кровельного покрытия заметного влияния на эксплуатационные показатели мансардных крыш не оказывают. Существуют особенности изготовления обрешетки и контробрешетки, все остальное касается только дизайнерских изменений.
Так надо строить все мансардные крыши, вне зависимости от их архитектурных особенностей и наличия дополнительных элементов. И последнее. Если обыкновенная холодная крыша прощает незначительные ошибки, их можно исправить во время эксплуатации здания без больших негативных последствий, то мансардные такого не позволяют. Проблемы могут обнаруживаться через несколько лет, когда разрушения несущих элементов стропильной системы достигли критических значений. Требуется не только полная переделка всей крыши, но и новая отделка внутренних стен мансардных помещений. Такие работы стоят намного дороже, чем новое строительство. Всегда помните об этом и очень внимательно относитесь к созданию мансардных кровель.
Нарушение технологии при устройстве мансардной крыше может привести к порче деревянных элементов
Конструкция
Устройство стропильной системы двухскатной крыши любого из перечисленных видов представляет собой совокупность вспомогательных и опорных элементов. Они распределяют равномерно вес кровельного пирога, а также компенсируют распирающие и изгибающие нагрузки, возникающие между ними.
Сечение, длина и шаг стропил определяются с помощью инженерного расчета, учитывающего вес кровельного пирога, климатические условия в регионе строительства, а также уклон конструкции. В состав стропильного каркаса двухскатной кровли обычно входят следующие элементы:
- Мауэрлат. Мауэрлатный брус установить на наружные стены дома, на которые опираются кровельные скаты. Он служит для смягчения давления на опоры и равномерного распределения нагрузки от веса кровельного пирога. Он изготавливается из прочного бруса с сечением 150х150 мм или 200х200 мм и крепится к верхнему поясу стен с помощью анкерных болтов или длинных металлических шпилек.
- Лежень. Это аналог мауэрлата, только он устанавливается на внутренние несущие стены, а на него нужно выставлять вертикальные стойкий для монтажа конькового прогона.
- Стропильные ноги. Этим термином обозначают элементы каркаса, которые изготавливаются из досок с сечением 150-40 мм и устанавливаются под углом к основанию крыши, формируя угол наклона ската. Какое делать расстояние между стропилами, их длину и толщину определяют с помощью расчета, учитывающие совокупные нагрузки, которым они подвергаются в процессе эксплуатации.
- Затяжка. Затяжкой называют балки, которые располагают горизонтально и связывают между собой ноги одной стропильной пары, чтобы снизить распирающую нагрузку на наружные стены конструкции. Ригель – это затяжка, установленная под самым коньком конструкции.
- Стойки. Стойкой называется вертикальный брус, выставленный на лежень для поддержки конькового прогона. Определить какое расстояние должно быть межу стойками просто, ведь оно повторяет шаг стропил.
- Подкосы. Диагонально расположенные подпорки, поддерживающие стропильные ноги посредине или в нижней части, предотвращая их прогиб, называют подкосами.
Конструкция стропильного каркаса
Расчет стропильной системы
Определить нужное в стропильной системе сечение бруса двухскатной крыши, можно собрав все нагрузки, воздействующие на нее: вес покрытия, обрешетки, снега, давление ветра, осадки.
Постоянные нагрузки можно определить по весу 1 м2 кровельного покрытия, обрешетки
Важно что бы вес на 1 м2 кровли был в пределах 40-45 кг
Переменные нагрузки от снега, ветра рассчитываются по табличным значениям нормативных документов СНиП, в зависимости от высоты здания, температурной зоны. Нагрузка от снега, равна его весу, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона ската. Все эти расчеты выполняются при проекте.
А если нет проекта, и кровля возводится на небольшое здание? Нужно посмотреть на строительство дома по соседству, которое выполняется по проекту, по площади кровли одинаковой с вашей постройкой. Стропильная система двухскатной крыши послужит образцом.
Размеры бруса для стропила
На верхней точке укладывается конек, который соединяет стропила. Высота конька зависит от наклона кровли. На наклон влияет выбор материала покрытия. Минимальные размеры таковы:
- для черепичных кровель, шифера 22 гр.;
- для металлочерепицы — 14 гр.;
- ондулин — 6 гр.;
- профнастил — 12 гр.
Оптимальный угол 35-45 гр. наклона, обеспечивает быстрый сброс воды и снега. В регионах с сильными ветрами, кровли делают пологими и тогда угол наклона в пределах 20-45 градусов.
Определить высоту можно по формуле: Н=1/2Lпр*tgA. Где А угол наклона, L-ширина здания.
Рассчитать длину стропила на двухскатную крышу, можно по формуле: Lcтр=1/2Lпр*sinA.
Задача упрощается, при использовании готовой таблицы. От ширины здания и угла наклона, зависит коэффициент. Коэффициент умножить на 1⁄2 ширины здания.
Стропила изготавливают из брусков сосны или ели, сечением 50×100 мм, 50*150 мм.
Размер стропил зависит от шага. Шаг стропил меньше, устанавливается большее количество, сечение будет уменьшаться. Расстояние между стропилами у двухскатной крыши находится в диапазоне от 600 мм до 1800 мм, все зависит от конструкции крыши и используемых для её строительства материалов.
|
Длина
стропил, мм |
Расстояние между стропилами, мм | Размер сечения бруса стропил, мм |
| до 3000 | 1200 | 80 × 100 |
| до 3000 | 1800 | 90 × 100 |
| до 4000 | 1000 | 80 × 160 |
| до 4000 | 1400 | 80 × 180 |
| до 4000 | 1800 | 90 × 180 |
| до 6000 | 1000 | 80 × 200 |
| до 6000 | 1400 | 100 × 200 |
Кровля не оканчивается на уровне стен, ее продлевают на 500 мм наружу. Стропильная нога может выступать, или наращивается доска или брусок. В таком случае влага не попадает на стену, не заливается фундамент.
Как рассчитать уклон двухскатной крыши
На тип конструкции существенное влияние оказывает уклон кровли. Здесь применимо следующее:
- С увеличением уклона крыши снеговая нагрузка уменьшается, и наоборот. При уклоне 60 ° и более снег на крыше не сохраняется и поэтому не учитывается.
- По мере увеличения уклона крыши увеличивается нагрузка от ветрового давления, и наоборот. Это связано с тем, что чем выше уклон, тем больше площадь подвержена ветру.
При меньшем уклоне крыши давление ветра уменьшается, но здесь важную роль играет сила всасывания ветра.
По мере увеличения уклона крыши увеличивается и площадь кровельного покрытия. Также увеличивается объем пиломатериалов, необходимых для постройки стропильной конструкции. В результате увеличивается и собственный вес стропил.
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.
1
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.
2
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
3
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».
4
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
5
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.
6
Шаг между осями стропильных ног составляет 60 см.
7
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)
Вынос кровли на фронтоне
Монтаж двухскатной крыши предполагает и определение с величиной выноса кровли с фронтона и свеса ее с карниза. Фронтон — уже завершающая часть любого дома, ограничивающаяся двумя скатами.
Даже если все стоки собираются водоностной системой — стены все равно будут намокать от косого дождя. Это, конечно, сокращает срок службы фасадной отделки.
Величина свеса должна начинаться от 50 см. Но чтобы свес вписался в архитектурный облик дома — нужно учитывать размеры и высоту строения.
Но вместе с этим увеличивается и нагрузка на верхнюю часть вашего домика, а также уменьшается освещенность в помещениях из-за этой мини-крыши сбоку.
По нормамам скат нельзя делать меньше, чем на 40 см, иначе будет происходить заливание. Для таких домов, которые расположены в умеренном климате с минимальным количеством осадков допустимым будут значени 50-60 см, для остальных же домов вынос кровли на фронтах выходит в 120 см, свес кровли с карниза в 100 см.
Свес карниза делается и формируется с помощью «кобылок». Кобылка — это доска или брусок. Она крепится к стропилу. Также, свес можно сделать с помощью самих стропил, крепящихся к стенам. В «Кобылке» есть смысл использования, если вам не хватает длины стропильной «ноги».
Вынос на фронтах можно сделать разными способами. Самый распространенный из них такой: внешние стропила упираются на консольный брус, который выходит за пределы стены.
Нижний брусок крепится к стенке. Под верхней делается каркас. В качестве центральной опоры используется доска. Крепится она к стойкам, на которые опираются стропила.
Как же будет выполняться такая стропильная система двухскатной крыши своими руками?
Как выполняется определение общей площади
Перед тем, как рассчитать площадь двухскатной крыши, нужно произвести описанные выше вычисления и обратить внимание на такие нюансы:
площадь крыши состоит из суммы площадей каждой скатной поверхности; если скаты одинаковые, то для получения итогового результата нужно произвести вычисления одного из них и умножить на «2»; если скатные поверхности разных размеров (что тоже встречается, хоть и редко), тогда рассчитывается квадратура каждой в отдельности, и они суммируются; для простой формы скатной поверхности (правильный прямоугольник), когда углы равны 90 градусов, расчёт основывается на определении площади прямоугольника
Если форма неправильная (есть углы, не равные 90 градусам), тогда скат целесообразнее разделить на более мелкие фигуры – прямоугольный треугольник с прямоугольником, а затем уже суммировать найденные для них площади; собираясь рассчитать площадь кровли двухскатной крыши, не стоит забывать о том, есть ли мансардные окна, вентиляционные отверстия, трубы от дымохода, парапеты, а также обратить внимание нужно на карнизы и фронтонные свесы.. Теперь вспомним несколько формул из курса геометрии и попробуем произвести вычисления для самого простого типа конструкции. Вооружившись обычным калькулятором, рассчитать площадь двухскатной крыши можно, и для этого понадобятся первичные данные
Вооружившись обычным калькулятором, рассчитать площадь двухскатной крыши можно, и для этого понадобятся первичные данные
Теперь вспомним несколько формул из курса геометрии и попробуем произвести вычисления для самого простого типа конструкции. Вооружившись обычным калькулятором, рассчитать площадь двухскатной крыши можно, и для этого понадобятся первичные данные.
Расчет двухскатной крыши — конструкции и площади
В первую очередь нужно узнать каждую сторону прямоугольника, т.к. площадь будет равна их произведению:
- одна из них будет равна длине ската, к которому добавлена величина карнизного свеса;
- вторая – длине дома вместе с удвоенным значением фронтального свеса (не забывайте учитывать, что он добавляется с двух сторон).
Допустим, у нас дом 9х10 метров. Длину ската можно найти, отталкиваясь от сути теоремы Пифагора, по которой квадрат гипотенузы (она у нас выступает в роли длины ската) равен сумме квадратов катетов (в нашем случае это высота конька и половина ширины здания – 3,15 м и 4,5 м). Выполнив несколько арифметических действий, получаем величину ската 5,5 метров. Фронтонный свес составит 0,6 м, а карнизный – 0,5 м.
Подставив в основную формулу все данные, получим:
S=(10+2*0,6)*(5,5+0,5)=67,2 кв. метра.
У нас получилась площадь одной скатной поверхности, а для определения всей крыши её необходимо умножить на «2» (в случае, если две стороны одинаковых размеров).
Результат: S общ. = 134,4 кв. метра.
Все эти данные нужно получить ещё на этапе проектирования, для того, чтобы заложить в смету все необходимые расходы на приобретение материалов для строительства двускатной крыши. Покупая кровельное покрытие, нужно брать небольшой запас, т.к. оно обязательно будет укладываться внахлёст, а значит, с большим расходом. Чем круче скатные поверхности и выше угол наклона, тем «расходнее» окажется покрытие, в основном на запас берут от 8 до 15 процентов.
Выбор размеров стропильных ног
А как сделать стропила на двухскатную крышу? Прежде всего, следует определиться с размерами. А они будут зависеть от испытываемых конструкцией нагрузок, а также от габаритов самого дома. Зная эти параметры можно высчитать размеры стропил.
Прежде всего, следует узнать о нагрузках. Специалисты разделяют их на две категории, а именно:
- Переменные. Сюда включаются нагрузки на стропила, которые вызваны природными явлениями. Прежде всего это вес снегового покрова. Это значение зависит от количества осадков вашего региона в зимнем периоде, от уровня уклона ската, и от характеристик кровельного материала. Также к переменным нагрузкам на стропила двухскатной крыши относят и силу ветра;
- Постоянные. Здесь имеется в виду вес всех элементов составляющих крышу. Кроме того, нужно к полученному значению прибавить вес всего оборудования и инструментов, находящихся на крыше, например, системы вентиляции, телевизионные антенны и другие.
Зная, нагрузку которую могут выдержать стропила двускатной кровли, можно высчитать их сечение. Но тут стоит учитывать еще несколько факторов. Во-первых, габариты самого дома. Чем он шире, тем длиннее будут стропила. А это значит, что и их сечение нужно делать больше. Во-вторых, шаг установки стропил двухскатной крыши. Чем чаще вы их закрепите, тем меньше сечение можно использовать.
Чтобы узнать длину стропил для двухскатной крыши, можно воспользоваться теоремой Пифагора. Для этого используется высота расположения конька и половины ширины дома. Но и тут есть один нюанс. Если система будет наслонной, то стропила могут выступать за уровень стен, с их помощью делается свес кровли. Эту дополнительную длину также следует учитывать.
Расчёт размеров стропил по длине и сечению для правильного выбора пиломатериала
Стропильная система на проектной стадии рассматривает варианты пиломатериалов и схему их расположения в стропильной конструкции. От правильных расчётов зависит дальнейшие работы по укладке изоляции, утепления и кровли. Также немалую роль играют устойчивость к нагрузкам при эксплуатации объекта, сопротивление атмосферным изменениям и тектоническому влиянию. Поэтому к расчётам и выбору качественных пиломатериалов подходят очень ответственно.
Для вычисления требуемой длины стропила, определяют угол наклона ската кровли и рассчитывают высоту крыши. Небольшие размеры дома позволят применить цельные доски и брус для создания стропильной конструкции. При более широком скосе в большом сооружении длины пиломатериала может не хватить. Тогда применяют сращивание двух частей древесины, чтобы сделать стропильную ногу соответствующих размеров с небольшим запасом.
Расчетная формула вычисления длины стропилИсточник orchardo.ru
Размер пролёта между коньком дома и верхней частью стены соответствует длине стропилины. Сечение балки определяют на основе размера нагрузок и расстояния между двумя соседними стропильными ногами.
Нагрузку на элементы создаёт вес кровли, например, из керамической черепицы или асбоцементного шифера. Такие материалы требуют увеличенного сечения бруса.
Пример:
- Длина бруса – 6 метров.
- Сечение торца – 10Х20 см.
- Расстояние между соседними брусьями — 140 сантиметров.
Разновидности стропильных систем
Существуют наслонные и висячие стропильные системы. По статистике чаще всего применяются конструкции наслонного типа. При обустройстве такой системы стропила упираются в мауэрлат. Функцию центральной части выполняет простой коньковый прогон. Для увеличения прочности системы монтируются поддерживающие балки.
Разновидности стропильных системУстройство стропильной системы двухскатной крыши
В случае же с висячими стропилами конструкция системы комплектуется дополнительными стойками, способствующими оптимальному распределению нагрузки по всей площади кровельной конструкции.
Виды стропил
Изготовление и монтаж стропил обеих разновидностей осуществляется в аналогичной последовательности, но с учетом перечисленных выше особенностей и различий.