Стропильная система двухскатной крыши

Стропильная система двухскатной крыши, наряду с мауэрлатами, — наиболее важная часть конструкции здания с двухскатным типом крыш.

В двухскатных крышах обе кровельные поверхности наклонены к наружным стенам здания, благодаря чему обеспечивается естественный сток дождевых вод и талого снега. Уклон таких крыш должен превышать 5 градусов, а на некоторых участках кровли может достигать 90 градусов.

Наклон скатов крыши зависит от его материала, архитектурных требований к постройке, а также климатических условий региона. Крутые скатные поверхности устанавливают при использовании неплотного кровельного материала (например, металлочерепицы), а также при строительстве в местностях с большим количеством осадков. Более пологая кровля монтируется в районах с сильными ветрами в целях уменьшения их давления на конструкцию крыши.

Устройство мауэрлатов и стропильных систем крыш более трудоемкое и требует значительных затрат материала и времени. Но это не то место, где следует экономить – необходимо вычислить оптимальный угол наклона крыши, который обеспечит надежность и прочность конструкции в соответствии со всеми строительными стандартами и нормами безопасности.

Двухскатная крыша считается наиболее оптимальным вариантом конструкции крыш в загородном строительстве. Данный тип крыш с его простой формой и незамысловатой конструкцией возводится легко и достаточно быстро, а если бюджет ограничен, это можно сделать даже без привлечения специалистов-строителей со стороны. Другими словами, двухскатную крышу можно смонтировать собственноручно, имея желание и базу знаний по строительству.

Двускатная крыша состоит из двух прямоугольных плоскостей – скатов, наклоненных к внешним стенам здания, а также треугольных (боковых) элементов – фронтонов. Такой тип крыш наиболее часто устанавливают на малоэтажных постройках.

Конструкция двухскатной крыши предполагает наличие несущих (мауэрлат и стропильная система крыши) и ограждающих (кровельное покрытие) элементов. Кроме того, в конструкциях двухскатных крыш присутствуют также различные стойки, ригели, распорки подкосы и другие крепежные элементы, которые придают стропильной системе дополнительной жесткости.

Основную часть внешних погодных воздействий на здание, а также всю массу конструкции крыши, принимают на себя несущие элементы, которые распределяют нагрузки на опоры и стены постройки. К ним предъявляются особо жесткие требования прочности. Есть два элемента несущей конструкции крыш — стропильная система и мауэрлат.

Особенности монтажа мауэрлатов и стропильных систем двухскатных крыш

Прежде чем подробно проанализировать стропильную систему крыши, рассмотрим немного другой, но не менее важный несущий элемент – мауэрлат.

Мауэрлат – своеобразный фундамент для крыши дома; опорный брус для наклонных стропил, главной функцией которого является сбалансированное распределение нагрузок, создаваемых крышей здания. Этот конструкционный элемент крыши представляет собой брус с сечением не менее 10х10 см (обычно 15х15 см).

Мауэрлат подкладывают под стропильную ногу или же устанавливают по всей длине постройки. Он монтируется на верхнем стенном обрезе, а в зависимости от конструкционных особенностей стены и крыши здания может устанавливаться или по оси, или ближе к краю стены (внутреннему или внешнему, но не менее 5 сантиметров от наружного грани).

При изготовлении мауэрлатов обычно используют дерево. Но если строится металлический кровельный каркас, могут применяться швеллерные, двутавровые и другие металлопрофильные мауэрлаты. Фактически крыша являет собой большой парус, поэтому во избежание его деформации ветром мауэрлатный брус нужно как можно более надежно прикрепить к стене.

Мауэрлат прокладывают поверх рубероида или другого гидроизоляционного материала на расстоянии не менее 40 сантиметров от верхней части чердачного перекрытия. Прогоны опираются на врубленные в лежни стойки с интервалом в 3-5 метров. Угол между стропильной ногой и подкосом должен быть близок к прямому (90 градусов). Дополнительные опорные подкосы, которые упираются на лежни, устанавливают при большей длине стропильных ног.

В общем, мауэрлат является  системой связанных между собой звеньев, которые крепятся к стропилам, создавая тем самым по периметру кровли очень надежную и устойчивую скатную конструкцию. Отдельными сегментами мауэрлат может подкладываться под сами стропила.

Если были использованы неширокие стропильные ноги, то это подвергает конструкцию риску провисания. В целях предотвращения этого применяют специальную укрепляющую решетку, которая состоит из стойки, ригеля и подкосов. Для ее изготовления используют доски толщиной 25 и шириной 150 миллиметров, или же деревянные пластины из бревна диаметром не менее 130 миллиметров.

Стропильная система крыши представляет собой несущую конструкцию скатной кровли, которая состоит из стропильных ног, наклонных подкосов и вертикальных стоек. При помощи крепежных элементов (стоек, ригелей, распорок, подкосов и т. д.) стропила соединяются в собственно стропильную систему. Материал, из которого изготавливают стропила, может быть самый разнообразный: дерево, метал, железобетон или смешанный.

В основе конструкции крыш и стропильной системы двухскатного типа лежит треугольник, так как это самая жесткая и устойчивая геометрическая фигура.

Сечение бруса для стропил, рекомендуемых для простой конструкции крыши, может колебаться в пределах от 40х150 мм до 100х250 мм. Этот показатель зависит от шага установки стропил, длины стропильных ног, а также расчетной величины снеговых и ветровых нагрузок для данного региона.

Ниже приведены сечения брусов других элементов стропильной системы двухскатной крыши (все показатели – в миллиметрах).

• мауэрлат: 100х100, 100х150, 150х150;
• диагональные ноги и енды: 100х200;
• прогоны: 50х150;
• стойки: 100х100, 150х150;
• опорные ригели для стоек: 100х150, 100х200;
• кобылки, подкосы, доски карнизного короба: 50х150;
• затяжки: 50х150;
• лобовые и подшивочные доски: 22…25х100…150.

Основой стропильной системы крыши являются стропильные ноги или просто стропила. Они укладываются под углом, который равен наклону ската крыши, а нижними концами крепятся металлическими скобами или планками к мауэрлату.

Также следует уделить внимание материалу, из которого будет строиться крыша. Прежде всего, какой бы материал бы вы не выбрали, он не должен иметь трещин и гнили. Сучки также нежелательны, но если идеально ровный материал для вас недоступен, допустимая длина сучков не должна превышать треть толщины доски.

Стропильная доска должна быть в поперечнике не менее 50 миллиметров. Ширина материала зависит от его длины. Например, если доска 6 метров в длину, ее ширина должна составлять 15 сантиметров (150 миллиметров). Если длина бруса превышает 6 метров, то и его ширина, соответственно, должна быть не меньше 180 миллиметров. Оптимальное соотношение всех параметров исходного материала для стропил предотвратит прогибание и излом всей конструкции.

Завершающим этапом монтажа стропильной системы крыши является соединение всех ее элементов с помощью крепежных изделий. Для этих целей чаще всего используют металлические уголки или скобы, хотя в последнее время набирает популярность и болтовое крепление.

Возведение «теплой» двухскатной крыши имеет свои особенности. В таком случае стропильные ноги должны устанавливаться друг от друга на таком расстоянии, чтобы как можно меньше обрезать теплоизоляционный материал, который укладывают в межстропильное пространство.

Типы стропильных систем двухскатных крыш и их расчет

Конструкционные особенности стропильной конструкции двухскатной крыши зависят от ряда факторов, таких как: форма крыши, количество внутренних опор, размера пролета между опорами, характера и интенсивности действия нагрузок и внешних факторов на обрешетку и т. д.
Стропильные ноги являются главным элементом стропильной конструкции. Они кладутся вдоль ската кровли и исполняют функцию опоры для обрешетки. Обрешетка двухскатной крыши монтируется из досок и реек, при этом более экономичным будет второй вариант.
Стропила для крыши в таких конструкциях имеют две разновидности – висячие (опираются на стены здания только концами, без промежуточных опор) и наслонные (на стены здания опираются концами и средней частью). Кратко рассмотрим особенности каждого из двух типов стропил.
Висячие стропила для крыш используются при строительстве зданий с легкими стенами. Одним из главных достоинств этого типа стропил является то, что с их помощью можно перекрывать длинные пролеты. Этот элемент стропильной системы работает на сжатие и на изгиб.

Из-за своих конструкционных особенностей висячие стропила могут передавать нагрузку только на две крайние опоры, которыми зачастую являются стены постройки. На стропила действует сильный горизонтальный распирающий эффект.
Для того, чтобы уменьшить это и предотвратить разъезжание стропильных ног, используются деревянные или металлические затяжки. Они крепятся у основания стропил. При величине пролета более 8 метров параллельно затяжке устанавливается балка с подкосами. Если пролет меньше 8 метров – между вершиной стропил и затяжкой параллельно последней врезают ригель.
Чем выше установлена скрепляющая затяжка, тем более надежным и долговечным должно быть ее соединение со стропилами, независимо от того, из какого материала они исполнены. Все это направлено на уменьшение прогиба и сдерживания расползания стропильных ног. Такая схема опор наиболее часто применяется в стропильных системах мансардных крыш.
Наслонный тип стропил применим в зданиях, где есть столбчатые промежуточные опоры или средняя несущая стена. Их можно устанавливать при величине пролета между опорами не более 6,5-7 метров. Монтаж дополнительных опор позволит увеличить ширину перекрытия: одной опоры – до 11,5-12 метров, двух опор – 15-15,5 метров. Для повышения жесткости стропильной системы и расширения проема между боковыми опорами под коньковый прогон устанавливают стойку с подкосами.

В зависимости от материала, из которого построен дом и конструкции самого здания, зависит характер опоры стропил для крыш. В каркасных домах они опираются на мауэрлат, в рубленых или брусчатых – на верхние венцы, в каменных постройках – на верхнюю обвязку.

К стропильным системам двухскатных крыш домов с газовыми котлами или печным отоплением предъявляются требования пожарной безопасности. Минимальная дистанция, на которой должны быть расположены внешние стенки печных труб и дымохода от деревянных элементов постройки, составляет 40 сантиметров. Таким образом, средняя часть стропил передает нагрузку на внутренние стены или опоры, а концы – на внешние стены сооружения.

Кровельная система, в основе которой лежат наслонные стропила для крыши, по сравнению с аналогичными системами, при тех же параметрах более проста в сборке и более легкая. Кроме того, использования наслонного типа стропил экономит пиломатериалы и, соответственно, финансовые средства застройщика. Если в рамках одной кровельной конструкции наслонные и висячие стропила устанавливаются над несколькими пролетами сразу, то в таком случае допускается вариант их чередования в разных комбинациях.

Установка стропильной системы является самой трудоемкой и важной частью всего процесса возведения двухскатной крыши. Она требует точных вычислений размеров и количества стропил, а также наиболее оптимального их соединения с другими элементами крыши. Поэтому расчет стропильной системы крыши требует к себе внимательного и ответственного подхода, так как от его точности зависит безопасность и долговечность всей возводимой конструкции.

Существуют различные справочники и веб-ресурсы, которые могут помочь строителю в вычислении стропильной системы. Но эту часть монтажа двухскатной крыши все же рекомендуется отдать в руки специалистов, учитывая то, что проект дома все равно нужно заказывать. В готовом проекте будут и все нужные расчеты, и сама схема крыши.

Для расчета стропильной системы крыши нужны следующие условия. Во-первых, крыша должна быть прочной. Это требование обусловлено тем, что на крышу будут воздействовать как вес кровли, так и внешние погодные факторы (ветер, атмосферные осадки). Сюда можно отнести также и вес человека-ремонтника. Во-вторых, легкость конструкции крыши. Она определяется потребностью уменьшить ее давление на стены, перекрытия и фундамент дома.