Стропильная система двухскатной крыши: особенности схем, расчёты и конструкции

Варианты монтажа стропильной системы

Перед установкой стропил необходимо смонтировать потолочные балки. В верхнем венце сруба необходимо сделать технологическое отверстие, которое называют врубкой – в него будет устанавливаться балка. При этом отверстие не должно быть сквозным, чтобы торец потолочной балки не страдал от действия атмосферных явлений.

Монтаж стропил на сруб может осуществляться двумя основными способами:

Стропила собираются в фермы на земле, и готовые конструкции потом поднимаются на крышу. Такой вариант можно использовать в том случае, если кровля будет иметь небольшой вес. Для подъёма ферм на крышу можно привлекать спецтехнику, а можно обойтись просто силами нескольких человек.
Второй вариант – стропила по одному поднимаются на крышу и монтируются сразу наверху. Это удобно, если стропила сами по себе имеют большой вес, и поднять готовую конструкцию наверх будет проблематично.

Для стропил важно использовать лучший пиломатериал. Для них используют брус, в котором не должно быть сучков, трещин или каких-либо иных дефектов

Стропила должны быть идеально ровными и прямыми, перед установкой все элементы деревянной конструкции обязательно обрабатывают специальными составами против гниения

Помимо антисептика они нуждаются в обработке антипиренами, особенно это важно для крыши бани.

Проектировка стропильной системы дома

Проект кровли зависит от площади здания, а также от предполагаемого веса кровельного материала. Кроме того, нужно учитывать ветровые и снеговые нагрузки в регионе, так как именно кровля должна будет защищать дом от всех ударов стихии. Двускатная стропильная система представляет собой прямоугольный треугольник, его верхнюю часть называют коньком крыши.

Обычно этот тип конструкции используется для домов большой сложности, и желательно предварительно спроектировать ферму на бумаге, чтобы определиться с необходимым числом подпорок. Расчёт должен учитывать несколько факторов:

Высота конька. Если крыша будет иметь большой уклон, поэтому на ней не будет задерживаться снег. Но при этом потребуется больше кровельного материала, поэтому работа обойдётся дороже.
Нужно рассчитать оптимальную длину стропил. Напуск под козырёк должен составлять около 30-40 см, это позволит отводить лишнюю влагу от стен.
Необходимо определиться с типом крепления балок в коньке: между собой они могут соединяться деревянной или металлической пластиной, кроме того, может использоваться метод соединения врубкой, в котором крепёжным элементом выступает болт.

Дополнительные опорные сооружения помогут избежать провисания стропил, их нужно обязательно устанавливать в том случае, если их длина превышает 4,5 м.

Наслонная система также является распространённой: в этом случае стропильные ноги прикрепляются к коньковому прогону и оказывают на стены минимальную распирающую нагрузку. Такая конструкция чаще применяется для жилых домов, так как коньковый прогон устанавливается на внутренние несущие стены, и именно на него приходится максимальная нагрузка от веса кровли.

Общее устройство

Прежде чем изучать устройство стропильной системы шатровой крыши, нужно узнать, что такое вальма. Вальмой называют наклонный фрагмент многоскатной кровли в форме треугольника, где её сторонами являются накосные или диагональные стропила, основанием служит мауэрлат (деревянные балки, уложенные по периметру верха внешних стен дома), а в качестве опорной основы под кровельное покрытие выступают укороченные стропила – нарожники.

Объединив 4 или более вальм в единое сооружение, получают шатровую кровлю. Кровли такого типа возводят на зданиях и сооружениях, которые в плане имеют форму квадрата, равностороннего многоугольника или круга. Помимо стропил, каркас усиливают такими элементами, как шпренгели, стойки и подкосы.

Нижние концы стропил и нарожников должны выступать за периметр дома на 300 – 400 мм. В противном случае их удлиняют отрезками из того же пиломатериала для формирования свесов. Эта архитектурная деталь играет большую роль в защите фасадов и окон от негативных атмосферных явлений.

О том, какая крыша лучше, вальмовая или шатровая, мы писали здесь.

Выбор материала для стропил

Виды пиломатериалов.

Для стропил используют лучший пиломатериал. Он должен быть с минимальным количеством сучков, сколов, трещин

Важно, чтобы стропила были идеально прямыми. Если по проекту требуются строганные стропила, то это необходимо сделать

Брус в обязательном порядке пропитывают специальными составами против огня. Если требуется удлинить или установить стропильную доску, то это делают только встык диагонально с накладкой фанерной шины, толщиной не меньше 20 миллиметров. А также шпильками с утопленными шайбами требуемого диаметра. Все делается заподлицо. Это инструкция для видимой части стропильной доски, опирающейся на сруб.

Для невидимой части стыки укрепляются обрезком от стропила длиной метр и более и крепят гвоздями 15 см при шаге расположения 10 см. Бывает, что брус имеет кривизну, но его можно установить. В этом случает, в систему он монтируется выпуклой стороной вверх. Для сруба это не имеет никакого значения.

Крепление стропил к мауэрлату

Правильное крепление стропил к коньковому брусу и к мауэрлату является непременным условием профессионально выполненного монтажа крыши.

Для монтажа стропил к мауэрлату используют один из двух типов сопряжения:

скользящий;
жесткий.

Выбор зависит от формы крыши и ее конструкционных особенностей, а соответственно от того, какие выбраны стропила – наслонные или висячие.

Жесткий метод предполагает, что соединение стропил и мауэрлата выполняется таким образом, что исключается возможность поворотов, сдвигов, изгибов, кручения между этими двумя элементами (читайте: «Чем и как крепить стропила к мауэрлату»).

Для достижения такого результата можно воспользоваться одним из ниже перечисленных способов:

используя уголки для крепления стропил и опорный подшивной брус;
путем выполнения запила на стропильной ноге и дальнейшего закрепления соединения с помощью гвоздей, скоб и проволоки.

Что касается второго метода, то его используют чаще, чем первый. Он предусматривает, что с боков под углом прибиваются гвозди в направлении друг к другу (в результате они перекрещиваются внутри мауэрлата). После этого третий гвоздь забивают вертикально. Полученные узлы крепления стропильной конструкции обеспечивают высокую жесткость (прочтите также: «Узлы крепления стропил — элементы конструкции»).

Дополнительно оба способа сопряжения подстраховывают, используя крепление стропил к кирпичной стене или бетонной с помощью проволоки-катанки и анкеров. Подготавливают стропила к монтажу, если они имеют одинаковый угол наклона по всей кровле путем использования шаблона.

Установка стропильной системы, детали на видео:

Скользящее соединение, его еще называют шарнирным, достигается при помощи создания специального крепежа, который обеспечивает возможность перемещаться свободно в заданных пределах одному из сопрягаемых элементов. В данном конкретном случае такой деталью является стропильная нога, а двигаться она будет по отношению к мауэрлату.

Существуют следующие способы установки стропил к мауэрлату, обеспечивающие смещение:

при помощи запила и последующей укладки стропила местом запила на мауэрлат;
путем забивания с боков двух гвоздей наискосок в направлении один к другому;
соединением с применением одного гвоздя, который прибивают в вертикальном положении сверху вниз сквозь стропильную ногу в мауэрлат. В качестве альтернативы можно использовать крепежные пластины для стропил, у которых имеются отверстия для гвоздей;
методом крепления при помощи скобы;
путем выпуска стропильной ноги за пределы стены с применением единичного крепления пластинами;
при помощи использования специально разработанного для стропил стального крепежа, который называют «салазками».

Все описанные способы с одной стороны дают возможность стропильной ноге упереться в мауэрлат, а с другой в случае подвижки конструкции ее элементы могут перемещаться по отношению друг к другу.

Скользящий тип встречается при постройке домов довольно часто, особенно такое соединение стропил и мауэрлата популярно при обустройстве деревянных домов, которые возводятся из бревен или бруса. Со временем изначальная геометрия строения искажается, поскольку происходит усадка стен и использование жестких сопряжений приводит к тому, что целостность стен нарушается. Крепление стропил к срубу при помощи скользящего соединения позволяет бревенчатым стенам, фронтонам и другим элементам здания подстраиваться под усадку.

Также не устраивается жестким способом крепление стропил в коньке. Сборку всей конструкции выполняют сначала на земле. Прежде, чем установить стропила для крыши выполняют замеры, выпиливают врезки в мауэрлате и стропильных ногах, после этого выполняют тщательную подгонку.

Монтаж стропил на сруб

Установка стропил на сруб имеет свои особенности, та как строения, выполненные из дерева, меняют свои геометрические размеры в процессе усадки, а также при изменении влажности воздуха.

Последний венец сруба следует проверить на горизонтальность, чтобы стропила легли правильно и равномерно передавали нагрузки на конструкцию. Затем размечаются места установки стропил. Если фронтоны сооружения выполнены из бруса или бревен и на них опирается коньковая балка, то технология монтажа стропил отличается от стандартного жесткого крепежа с использованием врубок с шипом и металлических уголков.

Фронтоны из бревна или бруса в процессе усадки сруба изменяют свои размеры, уменьшившись на 10-15 сантиметров по высоте. Таким образом, жесткое крепление стропильных ног к стенам и коньковому прогону приведет к деформации стропильных ног, и, как результат, во всей кровле, либо во фронтонах при усадке образуются щели. Чтобы избежать таких последствий, при монтаже стропил применяются специальные скользящие крепления.

Определяя, как установить стропила на сруб необходимо учитывать, что в данном случае соединения стропильных ног в коньковой части выполняются подвижными – должна иметься возможность менять угол при усадке фронтонов. Для этого стропильные ноги крепятся внахлест с болтовым соединением, либо с применением специальных монтажных пластин из металла (в этом случае — встык с обязательным зазором).

Нижняя часть стропильной ноги может крепиться в паз, выполненный в верхнем венце стены. При этом стропило устанавливается со свесом, величина которого определяется при проектировании. При необходимости стропильная нога устанавливается нижним ребром на бревно без паза. Также используется вариант, когда местом крепления стропильной ноги является горизонтальный брус перекрытия.

Во всех случаях в качестве крепления используется специальный крепежный элемент из прочного металла – «салазки». Крепление может быть открытого или зарытого типа. Оно позволяет стропилам перемещаться без деформации кровли. Перед тем, как крепить стропила к срубу, следует правильно подобрать крепеж. Модели различаются длиной хода подвижного элемента (от 60 до 160 мм), количеством отверстий для крепежа.

Если крыша будет испытывать серьезные снеговые нагрузки, «салазки» монтируются с обеих сторон стропильной ноги. При установке скользящего соединения на бревно сруба, необходимо подготовить под место крепежа пластины плоскую площадку.

Нюансы при строительстве сарая

При строительстве крыши сарая стропильные ноги крепят к несущим стенам или к мауэрлату. Для увеличения длины применяют так называемые кобылки – бруски для свеса.

В зависимости от типа постройки используют три вида стропильных ног. Они по разному передают нагрузку стенам и фундаменту:

Скользящие стропила применяют для строительства сарая из бруса.

Верхняя их часть закреплена жестко. Нижняя – имеет свободное крепление на металлический элемент (так называемую скользячку).

Такой крыше не страшна усадка здания. Она имеет возможность опуститься, не деформируясь.
Наслонные стропила ставят на кирпичную или блочную конструкцию, имеющую внутренние перегородки. Такая конструкция плохо адаптирована под нагрузки.
Висячие стропила не имеют дополнительных опор. Всю нагрузку они передают внешним стенам. Стропильную ферму собирают на земле и поднимают наверх уже в готовом виде.

Во время монтажа стропильных ног сначала устанавливают фронтонные и тыльные, а потом, ориентируясь на протянутую леску, и остальные.

Затем устанавливают дополнительные свесы (кобылки) и последней обрешетку.

Монтаж стропил на сруб

Рассмотрим на примере, как можно соединить стропила друг с другом в области конька.

Шаг 1. Чтобы соединить стропила стык в стык, требуется отпилить их верхнюю часть так и под таким углом, чтобы два противоположно стоящих элемента сошлись друг с другом над коньковым брусом.

Как будут соединяться стропила

Шаг 2. Далее нужно изготовить две деревянные накладки (форма показана на рисунке). Они прикладываются с одной и с другой стороны двух состыкованных ранее стропильных ног.

Также необходимо сделать две деревянные накладки

Шаг 3. После этого накладки нужно закрепить длинными гвоздями на стропильных ногах. Также соединить стропильные ноги в области конька можно при помощи специальной зубчатой пластины.

Крепление деревянных накладок

Также может использоваться специальная пластина

Фронтоны из бревна или бруса в процессе усадки сруба изменяют свои размеры, уменьшившись на 10-15 сантиметров по высоте. Таким образом, жесткое крепление стропильных ног к стенам и коньковому прогону приведет к деформации стропильных ног, и, как результат, во всей кровле, либо во фронтонах при усадке образуются щели. Чтобы избежать таких последствий, при монтаже стропил применяются специальные скользящие крепления .

Как правильно закрепить стропила к балкам?

В простых домах, в основном каркасных, мауэрлат может быть и упразднен. В этом случае стропила крепятся к балкам перекрытия. Самый надежный вариант сборки такой системы – подготовка стропильных ферм. Каждая ферма состоит из двух стропильных ног, соединительного ригеля и нижней затяжки. Для прочности фермы усиливают центральными балками и подкосами:

Балки перекрытия укладываются в таком направлении, чтобы стропильные фермы пересекали их перпендикулярно в разных плоскостях. Затяжка выполняет основные несущие функции, крепится к балкам перекрытия анкерами, сквозными болтами, шпильками и усиливается пластинами и металлическими уголками.

Возможен вариант крепления стропильных ног прямо на балку, которая и будет дополнительно выполнять функции затяжки. Для создания качественных опорных узлов в такой системе рекомендуется два способа крепления:

Соединение стропил с балкой двойным зубом – запилы выполняются на балке и скосе стропильной ноги (по два стыковых заруба на каждой).
Крепление болтом и хомутом. Может предусматриваться сквозное крепление, но если доски имеют большое сечение, делаются врубки и детали соединяются длинными болтами.

Что собой представляет конек крыши?

Итак, для начала немного разберемся с понятиями.

Так, прогон – это дополнительная балка, которая ставится параллельно коньку крыши и мауэрлату. Говоря простым языком, этот тот же мауэрлат, только поднятый по уровню. И в итоге конек должен располагаться на определенном расстоянии от прогона – смотря какой угол крыши был выбран.

Конек – это горизонтальный элемент крыши, который соединяет в верхней точке оба ската крыши.

А главная задача соединительных элементов в коньке – создание надежной жесткости и прочности всей конструкции крыши. О чем сейчас и будет идти речь.

Как выполнить работу правильно?

Будущая кровля должна не только надежно защищать дом от осадков и других погодных явлений, но и служить украшением здания. Поэтому при выборе варианта системы стропил учитывают климатические факторы, а монтаж производится в определенном порядке, позволяющем сделать конструкцию красивой, прочной и устойчивой.

Всю работу проводят в несколько этапов:

Предварительным этапом создают шаблон выбранного типа стропильной системы.
Две доски поднимают на потолочное перекрытие, соединяют их концы, а другие разводят и устанавливают на опорную балку.

Фиксируют выбранный угол путем установки поперечной перемычки.
Начинают изготовление стропил. Для этого шаблон опускают на землю, следя, чтобы угол стропильных ног сохранялся.
Первое стропило поднимают на постройку и устанавливают в качестве основания.
Следующий этап работ проводят на высоте. Для этого размечают место среза на мауэрлате и стропилах. После подготовки среза приступают к производству следующего стропила.
После того как две стропильные фермы будут готовы, их устанавливают по краям, после чего между ними натягивают шнур. Так определяют уровень монтажа промежуточных стропил.
Приступают к сборке остальных стропильных ферм. Шаг между ними должен составлять около 80 см. Сборку осуществляют прямо на балках.
Окончательный этап работ включает в себя установку подпорок и поперечных планок, монтаж систем пароизоляции, гидроизоляции и теплоизоляции. В последнюю очередь устанавливают обрешетку (основание для крепления кровельного материала).

Типы соединений — как крепить правильно

Чтобы кровельный каркас приобрел жесткость, устойчивую форму и требуемую несущую способность, все элементы стропильной системы нужно надежно зафиксировать и сделать тесно взаимосвязанными между собой. Каждый из узлов, соединяющих части каркаса, достаточно уязвим и под нагрузкой возможна его деформация, по этой причине процесс крепления следует выполнять в соответствии с технологией.

Существует несколько видов соединений, применяемых при обустройстве кровельного каркаса:

Закрепление стропил на коньковом брусе. Этот узел имеется исключительно в наслонных системах, где стропильная нога своей верхней частью упирается в коньковый прогон, который закреплен на вертикальных стойках. Для этого используют гвозди, металлические накладки или скользящие изделия – ползуны.
Крепление ног стропил к мауэрлату. Чтобы их зафиксировать, потребуются гвозди, деревянные бруски или уголки из металла.
Соединение частей стропил. Если необходимо удлинить их ноги, когда длина ската больше данного параметра у пиломатериалов, их можно собрать из нескольких элементов. Применяется несколько вариантов, как скрепить стропила. Это можно сделать с помощью металлических накладок, клеевых составов, гвоздей.
Соединение стропильных ног с дополнительными опорными деталями. Стропила часто нужно состыковать с ригелем, затяжкой или подкосом с целью усиления несущей способности, прочностных показателей и жесткости.

До того, как закрепить стропила к брусу или другим элементам кровельного каркаса, нужно не забывать, что все запилы уменьшают прочность конструкции, поэтому мастера советуют для соединения использовать уголки и накладки.

Выравнивание выступающих частей матиц.

Разметка матиц.

Так как выступающие концы матиц мы будем использовать в качестве опор для стропильных ног, необходимо эти концы сделать одинаковыми по длине. Измеряем длину выступающих концов. Наименьшее значение и будет размером выступа.

Откладываем это значение на крайних брёвнах и вбиваем в отметки гвозди (не до конца). Привязываем к гвоздям шнур и натягиваем его. Делаем отметки на остальных концах, затем отпиливаем излишки по меткам.

Данная операция у строителей называется «выровнять по шнуру».

С целью упрощения в дальнейшем установки и выравнивания стропил необходимо чтобы верх концов всех матиц находился в одной горизонтальной плоскости. Выравнивание осуществляется путём стёсывания плоскостей тех матиц, которые находятся выше других. Если конец какой-то матицы находится ниже других, то на этот конец прибиваем дощечку соответствующей толщины.
На рисунке «Крепление низа стропила», который находится внизу этой страницы, видно, что конец стропильной ноги установлен на выравнивающую дощечку.

В качестве ориентира горизонтальности также служит натянутый шнур.

2. Монтаж стропильных ферм.

Стропильная ферма.

Вначале соберём первую стропильную ферму — так как она самая важная. После всех подгонок, она будет для нас своеобразным шаблоном.

Ригель, верхние накладки.

Ригель.

Подгоняем верхний стык, собираем ригель с накладками, вырезаем верхние накладки стыка стропил. Для сборки применяем гвозди 100мм — «сотки».

Посадка стропила.

Шаблон нижнего конца стропил.

Для того чтобы стропильная нога плотно становилось в углубление в матице, во время сборки первой фермы необходимо сделать шаблон конца стропильной ноги с шипом, по которому будут обрезаны концы всех стропильных ног.

Углубления для стропил. Фото 1

Углубления для стропил. Фото 2

На одинаковом расстоянии от концов матиц при помощи молотка и стамески по шаблону выбираем углубления, в которые войдут шипы стропильных ног. Расстояния между выдолбленными углублениями на каждой матице должны быть одинаковыми.

Разбираем первую стропильную ферму. Используя её детали в качестве шаблонов, заготавливаем необходимое количество деталей для остальных ферм. Также заготавливаем необходимое количество кобылок — из доски сечением 5см на 10см длинной 1метр.

Расстояние между углублениями для стропил.

На земле собираем все фермы — стропильные ноги соединяем при помощи верхних накладок, устанавливаем ригель. При сборке контролируем расстояние между шипами стропильных ног, которое должно равняться расстоянию между глубокими точками выдолбленных углублений в каждой матице. Для сборки применяем гвозди 100мм — «сотки».

Установка стропильных ферм.

Установка стропильных ферм. Фото.

Связка стропил между собой.

Устанавливаем фермы стропильной системы по отвесу (один человек устанавливает, второй корректирует установку при помощи отвеса). Для того чтобы они жёстко стояли, фиксируем их при помощи временных распорок и досок, связывающих фермы между собой.

Крепление низа стропила.

Концы стропил прибиваем к матице большими гвоздями (200мм). Для того чтобы толстый гвоздь не расколол конец стропильной ноги, для гвоздя сверлим отверстие длинным сверлом по дереву диаметром 6 — 7мм.

Процесс крепления конька

В качестве примера можно взять крепление конька на металлочерепичную кровлю. Для обеспечения его функциональности и надежности необходимо осуществить следующие действия:

Одновременно на обоих коньках надо просверлить отверстия. Отверстие должно быть и на плоской стороне бруска. Два отверстия надо просверлить также на расположенной продольно оси линии брускового горба. В процессе работы необходимо следить, чтобы на отворотах отверстия проходили через гребни волн материала. Процесс установки конька нужно начинать с одного из торцов, проведя монтаж элемента поверх планок торца. Край конька должен быть выпущен наружу как минимум на 2-3 см. Процесс монтажа плоского конька требует непременной стыковки всех деталей с нахлестом от 10 см и больше

Возможно также применение жестяницкой технологии. Во время соединения деталей полукруглого конька состыковка осуществляется по линиям штамповки. Конкретное место укрепления подконьковой доски и способы крепления находятся в непосредственной зависимости от величины угла уклона кровли

Чтобы избежать возможных ошибок, в процессе монтажа обрешетки следует произвести моделирование узла будущего конька, при этом обратить внимание на то, как сочетается модель планки конька и угол уклона кровли. Затем необходимо подогнать угол коньковой планки к углу уклона крыши

С этой целью можно сгибать и разгибать конек (по мере необходимости).

Во многих случаях бывает необходимо дополнительно смонтировать подконьковую доску. Она устанавливается выше уровня верхней обрешеточной доски, при этом между расположенными рядом скатами и подконьковыми досками этих скатов сохраняется 80-миллиметровых зазор, что обеспечивает вентиляцию подкровельного пространства. Подконьковая доска должна быть на 10-15 см толще досок шаговой обрешетки.
Окончательное крепление планки конька осуществляется посредством притягивания с помощью саморезов к самым высоким участкам металлочерепичных листов. Шаг саморезов должен быть в пределах 0,8 м.
Для предотвращения попадания снега под конек между коньковой планкой и металлочерепицей следует смонтировать аэроролик.