Особенности самостоятельного возведения стропильной системы двухскатной крыши

Крыши с двумя скатами являются наиболее подходящим вариантом для собственноручной реализации. Они состоят из двух плоскостей прямоугольной формы, которые сходятся под определенным углом. Для подобных конструкций характерна прочность и практичность: покрытый данным способом дом будет хорошо защищен от любых превратностей погоды. От правильности монтажа стропильной системы двускатной крыши будет зависеть надежность всего сооружения.

Из чего состоит двухскатная крыша

Перечень конструктивных элементов включает несколько позиций. Все элементы следует изучить и хорошо представлять себе их устройство и назначение.

Мауэрлат и стропильные ноги

Мауэрлат изготовляется из хвойного бруса толщиной 100-150 мм. Им прокладывают все несущие стены, для крепления к которым используются анкеры или стержни с резьбой. Благодаря мауэрлату достигается равномерность передачи нагрузки от стропильных ног на несущие стены.

Материалом для изготовления стропильных ног выступает брус 150х100 или 150х50 мм. Стропильные ноги служат деталями для сборки треугольного кровельного контура, который непосредственно противостоит ветру, дождю, граду, снегу и другим природным явлениям. Для того чтобы добиться хорошей прочности всей системы, шаг размещения стропильных ног выбирается в пределах 60-120 см. Частота расположения напрямую зависит от общего веса кровельной конструкции: чем она тяжелее, тем стропилины монтируются чаще. Кроме того, на размеры шага также влияют особенности кровельного покрытия.

Лежень, затяжка, стойки

Лежень изготовляется из такого же квадратного бруса, что и мауэрлат (100х100 или 150х150 мм). Он монтируется в горизонтальном положении поверх внутренних несущих стен, что позволяет добиться равномерности передачи нагрузок от стоек кровли.

Затяжкой комплектуются висячие стропильные системы. Благодаря затяжкам треугольный контур стропилин получает должную конструктивную прочность.

Стойки изготовляются из квадратного бруса (100х100 или 150х150 мм). Посредством вертикальных стоек стропильной системы нагрузка от конька передается на внутренние несущие стены.

Подкосы, обрешетка

Подкосы служат промежуточным звеном от стропилин к несущим элементам. Скрепленная между собой затяжка и подкос образуют ферму, которую отличает повышенная прочность. Фермы способны выдерживать нагрузки даже от больших пролетов.

Обрешетка служит каркасом для укладки кровельного покрытия, транслируя вес кровли на стропильную систему. Материалом для изготовления обрешетки обычно выступают бруски или доски, уложенные под углом 90 градусов к стропильным ногам. В некоторых случаях (когда используется мягкая кровля) применяются каркасы сплошного типа, сооружаемые из влагостойкой фанеры.

Конек, свесы, кобылки

Конек – это верхняя горизонтальная часть кровли, в которой сходятся оба ската. Его образуют соединенные стропилины.

Специальные выступы кровельных скатов по бокам (примерный размер выступа – 40 см), которые защищают стены от дождя и стекающей по крыше воды, называются свесами. Их учитывают практически в любой конструкции стропильной системы.

Кобылки используются лишь в случае недостатка длины стропилин, из-за чего отсутствуют свесы. Чтобы это исправить, применяется наращивание ног досками меньшей толщины: этот дополнительный элемент и называется кобылкой.

Какие бывают двухскатные крыши

Исходя из конструктивных особенностей, двухскатные крыши делятся на обычные симметричные, асимметричные и ломанные.

Симметричные

Наиболее удобным для самостоятельной реализации считается проверенная временем классическая крыша, состоящая из двух идентичных скатов. Ее несложно рассчитать и соорудить своими руками, так как в основе ее эргономичного дизайна лежит равнобедренный треугольник. Фронтон получается треугольный. Благодаря острому углу пересечения скатов обеспечивается качественное и надежное отведение атмосферных осадков, вне зависимости от используемого кровельного материала.

В зависимости от того, под каким углом пересекаются скаты, симметричные конструкции бывают:

• классическими (угол 45 градусов). Чаще всего таким образом оформляются дома не шире 8 м;
• пологими (угол меньше 45 градусов). Подходят для небольших построек в регионах с сильными ветрами;
• остроконечными. Используются на больших домах, обеспечивая быстрый сход снега и дождя.

В целом расчет угла наклона симметрических двухскатных крыш (их еще называют щипцовыми) проводится в зависимости от климатических особенностей местности (крутые скаты подходят для регионов с обильными снегопадами, пологие – для ветровых регионов).

Ассиметричные

В случае ассиметричной крыши длина скатов разнится. Такой конструктивный ход имеет двоякую цель. С одной стороны, это придает крыше особенную оригинальность и красоту, с другой – появляется возможность дополнительно пристроить беседку, гараж или оранжерею без необходимости сооружения отдельного навеса. Так удается сэкономить немалые финансы.

Ломанные

Такая форма крыши предполагает наличие у скатов двух участков. Угол наклона верхнего из них составляет 30 градусов, а нижнего – 60. В результате удается сделать подкровельное пространство достаточно обширным, чтобы обустроить там жилую комнаты (мансарду). Высота потолков получается достаточно высокой, с возможностью установки вертикальных окон.

Типы стропильных систем

Стропильные системы двухскатных крыш бывают висячими, наслонными и комбинированными.

Висячие

Используются в зданиях, где нет внутренних капитальных перегородок и дополнительных опорных столбов внутри здания, дистанция между стенами которого не превышает 10 м. Такая специфика конструкции предполагает наличие значительной нагрузки на несущие стены, включая распирающий эффект. Для снижения напряжения практикуется применение дополнительных скрепляющих элементов для стягивания стропилин (речь идет о ригелях и затяжках).

Затяжка уменьшает растяжение: в итоге стена переживает исключительно горизонтальные нагрузки. Образовавшаяся в итоге жесткая треугольная конструкция (ферма) практически не подвержена деформациям. В том случае, когда планируется сооружение мансарды, затяжки заменяются балками перекрытия. Достоинством такого решения является то, что можно отказаться от использования мауэрлата. Что касается упоров под стропилины поверх стен, то установить их совсем несложно.

Наслонные

В домах с внутренними несущими стенами (обычно речь идет о постройках шириной более 10 м) удобнее использовать стропильные системы наслонного типа. Они намного более просты в обустройстве, чем висячие: это объясняется созданием за счет внутренних стен надежной опоры. Основанием для установки нижнего края стропилины является верхушка мауэрлата или потолочного венца сруба. Верх ноги упирается в параллельную стропилину или в специальный прогон (балка, проходящая под коньком в горизонтальном направлении). Первый вариант называется распорным, второй – безраспорным. Существует три подвида безраспорных наслонных систем.

Первый случай подразумевает крепление верхней части стропильной на коньковый упор, который называется скользящим. Нижняя сторона в этом случае погружается в мауэрлат. Для усиления фиксации нижней области стропилины применяются проволока или скобы.

Второй вариант реализации предусматривает подрезание верхушки стропилин под определенным углом. Для дальнейшего скрепления используются специальные металлические пластины. Фиксация нижней части стропил к мауэрлату осуществляется посредством подвижных креплений.

Третий способ – жестко скрепить верхние части с помощью брусков или обрезанных досок. Они должны быть с обеих сторон скреплены под углом стропил, что даст возможность защемить между ними коньковый прогон. Низ стропил, как и в вышеописанном варианте, оформляется скользящими фиксаторами.

Что касается частого применения для крепления наслонных стропил к мауэрлату скользящих крепежей, то это объясняется их способностью снимать с несущих стен лишнее напряжение. Такая фиксация позволяет стропильным ногам в случае усадки дома перемещаться, сохраняя стропильную конструкцию от деформации.

Комбинированные

Стропильная система двухскатной крыши смешанного типа включает в себя элементы как наслонных, так и висячих конструкций. В результате достигается дополнительное упрочнение крыши при снижении расходуемого материала.

Как проводится расчет стропильной системы

Чтобы правильно определить параметры элементов, входящих в состав стропильной конструкции двухскатной крыши, необходимо понять, каким нагрузкам придется противостоять. Обычно выделяют три вида факторов, требующих обязательного учета – это постоянное, переменное и особое воздействие на стропильную систему.

Определение постоянных нагрузок

Речь идет о нагрузках, оказывающих постоянное воздействие на кровельный каркас – это вес кровли, гидроизоляционного материала, обрешетки, утеплителя, пароизоляции и прочих элементов системы. Для всех этих факторов характерно постоянство и непрерывность воздействия благодаря их фиксированному весу. Точное определение длины стропилин подразумевает проведение расчета массы кровельного пирога. Для получения конечного результата необходимо по очереди вычислить, сколько весит 1 м2 каждого слоя.

Для примера можно взять определение массы кровли, где в качестве финишного покрытия используется ондулин. Каждое из значений можно взять приблизительно, так как требований по ювелирной точности в данном случае нет. В состав кровельного пирога входит ондулин, гидроизоляция (чаще всего речь идет о полимерно-битумных составах), утеплитель (в этом случае – базальтовая вата) и обрешетка, сделанная из досок толщиной 25 мм.

Вес отдельно 1 м2 каждого слоя:

• кровельный материал – 3,5 кг;
• гидроизоляция – 5 кг;
• утеплитель – 10 кг;
• обрешетка – 14 кг.

Суммировав все эти показатели, получают общее значение: 3.5 + 5 + 10 + 14 = 32,5. Для того чтобы гарантировать прочность конструкции, к полученной сумме рекомендуется добавить 10%. Согласно рекомендациям профессиональных мастеров, при выборе материалов для кровельного пирога желательно не превышать уровень общей нагрузки в 50 кг/м2.

Расчет переменных нагрузок

Под переменными понимается сезонный тип нагрузок на крышу. Яркий пример – выпадение снега зимой, когда скапливающиеся на кровельной поверхности массы создают на нее дополнительную нагрузку. Для ее расчета существуют специальные карты с указанием средней массы выпадения снега для каждого региона страны. Весной, после повышения температуры, наблюдается снижение давления. К числу переменных относят и ветровую нагрузку, так как для этого погодного явления также характерна нестабильность воздействия. Для ее определения используется специальная формула с поправочными коэффициентами каждого из регионов.

Угол наклона

Расчет подходящего угла наклона двухскатной крыши во многом зависит от того, какой кровельный материал используется: у каждого из них имеются свои эксплуатационные характеристики. При использовании мягкого покрытия наклон скатов должен находиться в пределах 5-20 градусов. Более жесткое покрытие из шифера, металлочерепицы или профнастила желательно укладывать под углом 20-45 градусов.

Еще один важный фактор при определении степени крутизны скатов – климатические особенности региона. К примеру, если в местности, где постоянно дует сильный ветер соорудить кровлю большой высоты, в случае урагана ее может попросту сорвать. А вот если речь идет об обильных дождях и снегопадах, то чем круче скаты, тем быстрее с них будет сходить влага. Наиболее удобным во всех отношениях считается классический угол 45 градусов.

Шаг и длина стропилин

Стропильные ноги на двускатных крышах обычно размещаются на расстоянии 60-100 см друг от друга. На это влияют характеристики кровельного материала и общая масса конструкции крыши. Далее для определения количества стропилин производят деление размера ската на промежуток между стропильными парами, добавляя к полученному результату единицу. Для расчета длины стропил для крыши существуют специальные онлайн-калькуляторы. Также это можно сделать вручную, применив теорему Пифагора: искомый элемент в таком случае выступает гипотенузой прямоугольного треугольника. Ее длина определяется соотношением между катетом и косинусом противоположного угла.

Сечение стропил

Для возможности адекватного расчета этого параметра и определялась совокупная нагрузка на стропильную конструкцию. По мере ее возрастания сечение стропилин приходится брать больше. Толщина бруса в какой-то мере зависит от шага и длины стропильной ноги. Специально для этого разработаны таблицы, дающие возможность провести быстрый расчет сечения, ориентируясь на длину и шаг монтажа. В учет необходимо взять материал изготовления (разные породы дерева имеют разную прочность) и тип используемых элементов (уровень сопротивления нагрузкам у бревна, бруса и клееного бруса различается).

Рекомендации по самостоятельной установке стропильной системы

Монтажные работы можно начинать только после тщательно проведенных расчетов и составления подробного чертежа. При отсутствии должного опыта для расчетов лучше прибегнуть к специальным онлайн-программам. Вообще же работа своими руками требует большой ответственности.

Крепление мауэрлата

Местом установки бруса выступает вся протяженность стен, служащих опорой для стропил. Функция мауэрлата в бревенчатых срубах выполняется верхним венцом. В домах, где в качестве материала для возведения использовался пористый материал (газобетон, пенобетон), мауэрлатом необходимо оформить все несущие стены (это же касается и кирпичных зданий). Другие случаи допускают его монтаж только в промежутках между стропилами.

Так как длины стандартных пиломатериалов не хватает на всю протяженность укладки, проводится их сращивание. Для этого необходимо запилить брус под прямым углом в 90°, используя для скрепления двух частей болты.

Местом укладки мауэрлата обычно выступает центр стены. Также допускается некоторое смещение бруса в сторону, главное, чтобы его срез не находился ближе чем 50 мм от края. Чтобы защитить брус от воздействий влаги, под него рекомендуется уложить гидроизоляционную прослойку из обычного рубероида. Мауэрлат должен быть закреплен максимально надежно, поскольку на кровельные скаты оказывается серьезная ветровая нагрузка.

На способ крепления влияет материал стен:

• монолитные дома. Лучший вариант – фиксация анкерными болтами;
• деревянные или бревенчатые срубы – крепление деревянными нагелями или скобами;
• газобетон, пенобетон. Обычно используются шпильки или арматура;
• если дом дает усадку, рекомендуется применить скользящие крепежи.

В качестве дополнительных мер место крепления можно усилить отожженной проволокой.

Сборка ферм

Есть два варианта реализации этой процедуры. В первом варианте брус монтируется непосредственно по месту установки. Подходит для небольших построек, когда работа на высоте по выполнению замеров и подрезок не вызывает затруднений из-за габаритов стропильных ног.

Второй вариант – сборка внизу. В этом случае раскладки и скрепление составляющих элементов стропильной системы происходят на земле, а потом готовые конструкции поднимаются наверх. Как следствие, высотные работы сводятся к минимуму и выполняются намного быстрее. Чтобы подать и выставить стропильные пары, обычно требуются специальные механизмы из-за значительного веса конструкций.

Для удобства сборки однотипных элементов практикуется использование шаблонов, изготовленных из досок. Это дает возможность получить на выходе абсолютно одинаковые фермы.

Крепление к мауэрлату

Готовые пары необходимо поднять на поверхность крыши и присоединить к мауэрлату. Чтобы облегчить процедуру, ноги еще на земле оснащаются специальными запилами в нижней части. Первыми монтируются торцевые конструкции: их располагают друг напротив друга со стороны фронтона. Чтобы правильно поставить две первые пары, используются временные стяжки. Между установленными фермами протягивают бечевку, которая служит ориентиром для промежуточных пар, обозначая по ходу дела уровень конька. В завершении этого этапа монтируют специальную коньковую опору. В случае необходимости длину стропильных ног можно по месту нарастить.

Установка конька

Для его создания необходимо правильно скрепить все стропильные ноги. Методик сращивания несколько – как с применением опорного бруса, так и без него. Более современное решение – использование специальных промежуточных фиксаторов из стали с возможностью регулировки.

Обустройство обрешетки

Назначением обрешетки является облегчение перемещения по крыше и обеспечение надежного основания для финишного покрытия. Именно характеристики кровельного материала оказывают решающее влияние на параметры каркаса. Сплошную обрешетку применяют в случае обустройства мягкой кровли. Шаг каркаса под металлочерепицу составляет примерно 35 см, а под профнастил или шифер – 44 см.

Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши лучше всего выбирать погожий осенний или весенний день, предварительно заручившись поддержкой 2-3 помощников.

Окончательный успех работы во многом зависит от правильно составленного чертежа.