Устройство стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу

Расчеты и монтаж каркаса двускатной крыши

После определения варианта стропильной системы нужно произвести предварительный расчет материала.

Для этого составляется точный чертеж с нанесенными параметрами и размерами. Этот план позволит правильно выполнить монтаж каркаса.

Расчет стропильной системы

Расчет потребности материала и нагрузки на него – необходимый этап для грамотного монтажа.

Нагрузка на каркас бывает трех видов:

• статические нагрузки – включают вес кровельного покрытия, обрешетки, дополнительных элементов, расходных и изоляционных материалов. В случае с металлочерепицей вес на 1 кв. м не более 5 кг;
• динамические нагрузки, к которым относят ветровую, снеговую нагрузку и интенсивность осадков. Расчет показателей производится в зависимости от региона постройки. Более подробно о них можно узнать в СНиПе «Нагрузки и воздействия». Стоит отметить, что при наклоне ската свыше 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается, так как осадки достаточно быстро сходят с крыши;
• особые нагрузки. Расчет этого вида нагрузок актуален для регионов с наличием землетрясений, торнадо и штормовыми воздействиями.

Расчет шага стропил двухскатной крыши производится с учетом веса кровельного материала и необходимого веса конструкции в целом. Для металлочерепицы самым оптимальным будет шаг в 1 метр.

Расчет сечения стропил производится с учетом нескольких параметров:

• возможные нагрузки;
• вид используемого материала;
• длина стропила;
• вид древесины;
• шаг между стропилами.

Например, для укладки металлочерепицы на каркас из стропил, шаг которых составляет 0,9 м, а длина стропила равна 4 м, идеальное сечение будет 50х200 мм.

Предосторожности и советы

Перед монтажом древесные элементы каркаса обрабатываются антисептическим, влагозащитным и огнеупорным растворами для обеспечения длительного и безопасного срока службы.

Такие растворы позволят в дальнейшем избежать появления в дереве жуков, плесени и грибков.

При расчете необходимых показателей стропильной системы ко всем полученным данным рекомендуется прибавлять 10 %.

Этот запас способен в дальнейшем скорректировать возможные неточности и улучшить качество стропильной системы.

Максимальная длина бруса для стропил и мауэрлата – 6 метров. При ее недостатке можно прибегнуть к увеличению длины с помощью наращивания, стыковки или соединения.

Для выполнения каркаса нужно выбирать древесину с влажностью не более 25 %. Возможны используемые элементы из бревен, брусьев и досок.

Чтобы исключить попадание воды на стены, предусматривается свес. Для этого стропила делают свисающими на 30 см или прикрепляют дополнительные доски-«кобылки».

Схема расчета шага стропил

По строительным нормам шаг стропил крыши располагается в интервале 0,6 – 1 метр. Окончательный его расчет выполняют по несложной формуле в зависимости от общей длины крыши. Для расчета необходимо выполнить следующий перечень действий:

1. определить, какое расстояние должно быть между стропилами для ваших конкретных условий строительства. По справочнику определяется величина ветровых и снеговых нагрузок в местности.
2. длина крыши делится на желаемое расстояние, прибавив единицу. Полученный результат будет равен количеству стропильных ног, которые устанавливаются на одном скате кровли. В том случае, если величина не является целым числом, её округляют.
3. длина крыши делится на рассчитанное выше количество стропил, получаем окончательный шаг в метрах.

Например, при наклоне ската в 30 градусов максимальное расстояние между стропилами двускатной крыши под металлочерепицу составляет 0,6 мера. Длина предполагается равной 16 метров. Следовательно:

1. 16:0,6+1=27,66;
2. округлив результат, получим 28 стропил на один скат;
3. 16:28=0,57 метра – межосевой промежуток стропильных ног для данных конкретных условий.

Как видно, технология расчета не сложна, но это лишь примерная схема. Учет многих других указанных выше параметров может внести определенные коррективы.

Зависимость шага стропил от кровельного материала

Кроме снеговых и ветровых нагрузок, относящихся к переменным, на кровлю действует и постоянная (статическая), усилие которой, зависит от используемого кровельного материала. Не секрет, что различные виды кровли обладают собственной массой, которая может отличаться в 10 и более раз.

Правильный выбор материала оказывает влияние не только на верхнюю, но и на все остальные части конструкции жилого дома и других строений. Недаром, при проектировании фундамента необходимо заранее определиться с выбором кровли.

Кровля из профлиста

В настоящее время, одним из наиболее распространенных кровельных материалов, является профилированный лист, выпускающийся оцинкованным или с последующим полимерным покрытием. К отличительным особенностям профлиста отнесят следующие параметры:

1. Высокая коррозионная стойкость;
2. Как следствие, продолжительный (более 15 лет) срок эксплуатации;
3. Легкий монтаж даже без необходимой квалификации;
4. Малая масса листа (вес 1 м2 составляет 4-5 кг).

Так как данный кровельный материал не оказывает высокой нагрузки на стропильную систему, расстояние между элементами выбирается максимально возможным для того или иного угла наклона. Кроме этого профлист не требует высоких прочностных характеристик от обрешетки крыши. Все это вкупе позволяет минимизировать общую нагрузку на фундамент и стены.

Кровля из металлочерепицы

Вторым распространенным видом стальных кровельных материалов является металлочерепица. Этот вид профлиста, удачно имитирующий натуральный глиняный материал, но с меньшей массой (в 10 и более). Особенностью стропил под металлочерепицу является меньший размер сечения.

Выбирая, на каком расстоянии устанавливать стропила, в первую очередь следует руководствоваться динамической нагрузкой. Как и профлист, металлочерепица не требовательна к размерам стропильных ног и хорошо монтируется на обрешетку из дюймовой доски хвойных пород. Все это делает металлическую кровлю малозатратной.

Стропильная система под ондулин

В 21 веке на смену волнистых листовых материалов пришел более долговечный и легкий аналог – ондулин. Среди прочих — самый легковесных материал. Масса листа не превышает 6 кг.

Малая толщина листов ондулина при углах скатов менее 15о требует обустройства сплошной обрешетки из листов фанеры, например, что потребует соответствующего шага стропил

На это следует обратить внимание при расчетах

Шиферная кровля

Не так давно, широкое распространение имел волнистый материал из асбесто-цементной смеси, называемый шифером. Высокая масса и хрупкость – основные недостатки, однако и поныне он находит своих поклонников при строительстве различных хозяйственных построек.

Высокая масса, сравнимая с весом глиняной черепицы не позволит применить ту же стропильную систему, что и под металлочерепицу. Строительными нормами определен минимальный угол уклона крыши из шифера в 22о и более. В противном случае нагрузка от самого материала и стропильной системы с обрешеткой превышает допустимые параметры. Шаг наклонных брусьев, как и их сечение выбираются индивидуально в каждом конкретном случае.

Поликарбонат на крыше

В последние годы все чаще на крышах веранд и беседок стал использоваться искусственный полимерный материал – поликарбонат. Выпускаемый в двух исполнениях – монолитный и сотовый. Первый по своим свойствам схож с обыкновенным кварцевым стеклом, но значительно превосходит его по прочности. Второй обладает меньшими механическими свойствами, но высокой теплоизоляцией и светопропускной способностью.

Сотовый поликарбонат стандартно значительно легче монолитного собрата. Его используют в качестве кровли без использования обрешетки при условии шага, не превышающего ½ ширины листа материала. Высокая прочность монолитного аналога также позволяет избегать поперечных стропилам элементов. Достаточная гибкость позволяет крыть полукруглые крыши на металлическом каркасе, шаг которого не превышает 0,9 метра.

Тематический материал:

Стропила под мягкую кровлю

Оригинальный узор можно получить благодаря использованию мягких кровельных материалов, стелящихся при помощи клеевого слоя. Устанавливаются которые на сплошную обрешетку из фанеры или ОСП. Шаг стропил должен позволять закрепить листы, поэтому его выбирают кратным ½ ширины. При условии стандартных размеров фанеры 1520х1520 мм, межосевое расстояние между стропилами будет равно: 1520:3=506 мм.

Шаг стропил под утеплитель

  Монтаж жилых подкровельных пространств часто совмещают с укладкой листов утеплителя в стропильном промежутке. Наиболее распространены плиты с размерами 600х1000мм. Эти параметры и используем в качестве отправных.

Вариативность исполнения

Правильным началом станет выбор той самой крыши, которая не только обережёт хозяев от непогоды, но и удовлетворит ещё ряд других требований:

1. Простая двускатная конструкция – традиционный вариант. К тому же ещё и почти повсеместно встречаемый. Оба ската крыши симметричны (расположены под одинаковым углом друг к другу), благодаря чему нагрузка на мауэрлат и несущие стены распределяется равномерно. Прогибание стропил исключено в принципе. С другой стороны, чердачное помещение под этой конструкцией физически невозможно обустроить полноценно. Виной тому – острые углы, образующие т.н. «глухие» зоны.
2. Простая асимметричная двухскатная крыша – скаты расположены друг к другу под разными углами. Обычно один из них имеет крутизну более 45 градусов, что даёт гораздо больше возможностей по обустройству чердачного помещения. К тому же есть возможность сделать другой скат меньших размеров, уменьшив угол наклона. Если он спланирован с подветренной стороны, то осадки на такой поверхности долго не задержатся. Учтите, что проектирование этого типа крыши требует более сложных расчётов, ведь нагрузка на стены с фундаментом уже не будет распределяться равномерно.
3. Ломаная двускатная – редко встречаемая, но при этом достаточно практичная альтернатива. Её отличие в том, что один скат не ровный, а с дополнительным «изломом» вовнутрь (под тупым углом). Ещё больше доступных просторов для обустройства помещения под крышей, но вместе с тем увеличиваются и требования к планировке конструкции.
4. Мансардная двускатная крыша – очень близка к ломанной, но отличается тупоугольными изгибами наружу сразу на обоих скатах.

Стропила в односкатной крыше

Для хозяйственных построек и некоторых домов в частном исполнении применяются крыши, имеющие один скат. В связи с ограничением угла наклона на них оказывается высокое давление. Специалисты рекомендуют для стропил односкатной крыши использовать пиломатериал увеличенного сечения, с установкой минимального шага друг от друга.

При расчете расстояний, на которых устанавливаются балки кровли, особое внимание следует уделить величине снеговой нагрузки в конкретной местности. При малом уклоне эта характеристика имеет большое значение

Кровельный материал для подобных крыш лучше выбирать с минимальной собственной массой, что позволит снизить изгибающую нагрузку.

Правильный расчет шага стропил под металлочерепицу

Важно определить шаг стропил под металлочерепицу, расчет этого параметра довольно сложен. Именно от этого параметра зависит прочность кровли

Этому следует уделить особое внимания потому, что от прочности крепления металлочерепицы к стропилам определяется долговечность всей крыши и, соответственно, здания.

Устройство стропильной системы.

Люди отдают предпочтение металлочерепице, поскольку она является долговечным, практичным и надежным материалом для кровли.

Но не все понимают то, что черепица имеет большую массу — это требует усиления конструкции стропил. При этом правильно класть металлочерепицу могут далеко не все кровельщики, а прочность кладки напрямую зависит от прочности стропильной системы. Чтобы правильно покрыть дом, следует тщательно рассчитать стропила под металлочерепицу. Ниже будут приведены расчеты того, какой должен быть шаг стропил.

Составные части крыши

Двускатная крыша — самая распространенная конструкция в частном строительстве. Представляет собой две плоскости, наклоненные в противоположные стороны под углом к горизонту 20-42°, соединенные в вершине — такой форме снег, дождь и талая вода стекают с поверхности крыши, не задерживаясь. При увеличении угла наклона возрастает парусность конструкции, что при сильных порывах ветра может привести к отрыву.

Несущий каркас крыши состоит из стропильной системы, которая включает элементы:

• Мауэрлат — опорная балка, расположенная по периметру дома в верхней части стен. Нагрузка от вышележащей конструкции, снега и ветра передается коробке через нее.

Крепление мауэрлата

Мауэрлат

Стропильные ноги или стропила — наклонные элементы, которые монтируют с шагом 80-200 см и соединяют горизонтальными прогонами. Передают усилия от кровли на мауэрлат. По виду опирания их разделяют на наслонные или висячие.

Крепление стропильной ноги к мауэрлету.

Конек — горизонтальный брус для крепления стропил, верхняя точка крыши.
Стойки, подкосы, распорки, ригели — горизонтальные, вертикальные и диагональные элементы для придания жесткости каркасу.
Лежень — горизонтальный брус для опирания стоек, уложенный на внутреннюю несущую стену.
Обрешетка, настил — основание для слоев кровельного пирога, добавляет стропильной системе устойчивость.
Кобылка — элемент, удлиняющий стропила. Применяют при недостаточной их длине для формирования свесов.
Затяжка — потолочная балка, элемент перекрытия этажа или усиливающая стропильную систему горизонтальная связь.

По обрешетке монтируют слои гидро-, шумо- и пароизоляции, утеплитель, если чердак жилой, и кровельные материалы.

Стропильная система двускатной крыши в частном строительстве обычно изготавливается из дерева. Материал доступен, прост в обработке, позволяет возводить легкие пространственные конструкции, не перегружающие стены и фундамент.

Схемы стропильной системы двухскатной крыши.

Иногда для сооружения каркаса применяют металлический прокат — швеллеры, трубы, двутавры, уголки. Такой способ в индивидуальном строительстве используется значительно реже. Конструкции из стали дороже, сборка требует профессиональной квалификации и оборудования.

Сечения стандартных несущих элементов составляют:

• мауэрлат (лежень) — брус толщиной от 100, высотой от 150 мм, бревно диаметром 170-190 мм;
• стропила — брус 50х150, 100х150 мм, стесанные на один кант бревна, доски, уложенные на ребро;
• стойки — 100х100 мм;
• доски обрешетки — толщина 25 мм.

При больших пролетах домов и высоких нагрузках размеры сечений несущих элементов определяют расчетом на соответствующей подготовке антисептиками древесина устойчива к гниению. Специальные составы — антипирены — защищают материал от возгорания.

Помимо несущего каркаса и покрытия крыша содержит элементы:

• свесы — выступающие за пределы наружных стен продолжения скатов, оберегают ограждающие конструкции от стекающей воды;
• ендовы, разжелобки — элементы для обустройства стыков при пересечении плоскостей кровли, необходимый узел в кровлях, состоящих из нескольких двускатных форм.

Устройство каркаса для утепленной кровли

Наличие утеплителя в составе кровельного пирога требует правильно выбрать шаг стропил под металлочерепицу, и устроить стропильную конструкцию так, чтобы теплоизоляционный слой не потерял свои качества. Это может произойти в результате намокания утеплителя, так как вода служит хорошим проводником тепловых волн.

Намокание теплоизоляционного материала происходит в следующих случаях:

• Бытовые испарения, поднимающиеся вверх, проникают в теплоизоляцию с внутренней стороны.
• Разница температур на улице и на чердаке способствует образованию конденсата.
• Несоблюдение технологии монтажа кровли приводит к образованию протечек, которые наблюдаются при снеготаянии и обильных осадках.

Чтобы предотвратить появление неприятных ситуаций, нужно правильно уложить кровельный пирог, распределить его по кровле и надежно зафиксировать на стропилинах. Помимо этого стропильная система под металлочерепицу должна формировать вентиляционные каналы, которые позволяют потоку воздуха омывать теплоизоляционный слой и внутренний слой металлочерепицы.

Установка обрешетки и контробрешетки позволяет создать каналы, которые способствуют регулярному проветриванию и выведению конденсата из-под кровельного пространства. Это продлевает эксплуатационный срок и кровли, и стропильной системы.

В разрезе утепленная кровля со стороны отделанного помещения выглядит следующим образом:

• Материал, используемый для отделочных работ внутри чердачного помещения.
• Внутренняя обрешетка, на которую крепится слой пароизоляции.
• Непосредственно пароизоляционный слой, являющийся препятствием на пути бытовых испарений.
• Стропильные ноги, в промежутках которого располагают плиты теплоизоляционного материала. Причем для образования вентиляционного зазора нужно, чтобы теплоизоляция была немного тоньше ширины стропилины. Если утеплитель ложится на одном уровне со стропилинами, то следует прибить дополнительную обрешетку для создания необходимого зазора.
• Гидроизоляционный слой укладывается непосредственно на стропилины или на контробрешетку, если была необходимость в ее установке. Дело в том, что гидроизоляции в виде полиэтиленовой пленки нельзя контактировать с утеплителем, в целях предотвращения образования влаги. В случае использования диффузной мембраны контробрешетка не нужна, так как этот гидроизоляционный материал пропускает влагу наружу, но не впускает ее обратно.
• Наружная обрешетка, необходимый элемент для фиксации гидроизоляционного материала, создания вентиляционного канала и укладки металлической черепицы.
• Непосредственно кровельный материал — металлочерепица.

Исходя из выше сказанного, напрашивается вывод, устройство двухскатной крыши из металлочерепицы с утеплителем предполагает использование трехслойного пирога и двух вентиляционных контуров при использовании классического варианта гидроизоляции. Входящая в состав кровельного пирога диффузная мембрана позволяет укладывать три слоя изоляции и один вентиляционный канал. Основой для крепления всех слоев служит стропильная система, на которую возлагается функция удержания кровельного материала и снеговой нагрузки.

В большинстве случаев стропилины под металлическую черепицу делают из досок сечением 5*10 см или 5*15 см при соблюдении стандартного шага стропильных ног при устройстве кровли.

Элементы двухскатных крыш

Конструкция двухскатной крыши включает такие элементы:

• стропила. Они состоят из стропильных ног, наклонных подкосов и вертикально расположенных стоек;
• стропильная нога. Для ее изготовления нужны доски, имеющие сечение 100х150 или 50х150 миллиметров. При помощи стропильных ног формируется треугольный контур двухскатной кровли. Нагрузки, возникающие в результате погодных условий и веса кровельного покрытия, стропильные ноги передают на мауэрлат, а тот – на несущие стены строения. Когда выполняется устройство двухскатной крыши дома, шаг монтажа стропильных ног должен составлять минимум 60 сантиметров, а максимум – 120 сантиметров. Чем тяжелее покрытие кровли, тем чаще следует их устанавливать;
• подкосы. Такой элемент из обрезка доски монтируют под определенным углом и тем самым передают нагрузку несущим элементам вниз от стропильных ног. Стропила, несколько подкосов и затяжка все вместе являются составными деталями стропильной фермы, которая выдерживает нагрузки и передает их при наличии широких пролетов на стены;
• стойки. Являются вертикальными элементами стропил, передающими нагрузку от кровельного конька на несущие внутренние стены построек. Их изготавливают из бруса сечением 150х150 или 100х100 миллиметров;
• мауэрлат. Так называют деревянный брус, который устанавливают и закрепляют на несущих стенах на стержни с резьбой или на анкера, вмонтированные в поверхность. Устройство мауэрлата необходимо для передачи нагрузок от стропильных ног на несущие стены. В качестве материала изготовления пользуются брусом, сделанным из хвойных пиломатериалов и имеющим квадратное сечение размером 150х150 или 100х100 миллиметров. Балки мауэрлата, находящиеся на противоположных стенах должны располагаться параллельно, чтобы размеры стропильных ног имели одинаковую длину;
• конек. Данный горизонтально расположенный элемент необходим для соединения скатов в их верхней части. Он образуется путем соединения стропильных ног в верхней точке, когда выполняется устройство двухскатной крыши;
• кобылки. Их задействуют, если для создания свеса на кровле не достаточно длины  стропильных ног. Кобылки кровлипредставляют собой часть доски, имеющей меньшее сечение, чем у досок, которыми пользовались при изготовлении стропильных ног. Монтаж двухскатной крыши можно значительно облегчить, если использовать этот элемент, поскольку тогда для стропильной конструкции делают ноги меньшей длины;
• лежень. Представляет собой горизонтально закрепленный брус сечением 150х150 или 100х100 миллиметров. Он находится на внутренней несущей стене и в его функции входит распределение нагрузок от стоек кровли после устройства крыши дома;
• затяжка. Это один из элементов висячей стропильной конструкции, который со стропильными ногами образует геометрическую фигуру – треугольник – и таким образом помогает им оставаться на месте, а не разъезжаться в стороны;
• свес крыши. Необходим для защиты стен от намокания в результате дождевых осадков, его наружный край должен выступать не менее чем на 40 сантиметров;
• обрешетка. Устройство двухскатной крыши предполагает монтаж кровельного материала, для его укладки нужно сделать обрешетку. Для этого бруски или рейки крепят к стропильным ногам перпендикулярно их направлению. Благодаря наличию обрешетки нагрузка от природных явлений и собственного веса кровли равномерно распределяется на стропильные ноги. Также обрешетка, которая может быть сплошной или разреженной, скрепляет ноги стропил в единую конструкцию двускатной крыши. Для мягкой кровли, например, из битумной черепицы, данный элемент делают из листов влагостойкой фанеры.  

Стропильная система мансардной крыши

Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.

Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.

Методика расчета шага каркаса крыши

Еще на этапе проектирования дома из дерева нужно произвести все расчеты нагрузок. Это относится и к стропильной системе

Особенно важно это в деревянном домостроении, так как зачастую вместо мауэрлата используется верхнее звено. Исправить ошибки в такой конструкции впоследствии сложно

Для правильного расчета расстояния между балками существует методика.

Пролет каркаса крыши под строительство дома из бруса стандартно превышает 1 м, а самое маленькое допустимое значение — это 60 см, такие показатели указаны в ГОСТах (см.рис.). Правильно рассчитать длину стропил и их шаг можно следующим вариантом:

• С помощью рулетки замеряется длина ската крыши, результат делят на размер шага каркаса крыши. Например, если расстояние между стропилами 1 м, значит делить нужно на 1, если 70 см, то на 0,7.
• Полученную цифру суммируют с 1 и округляют до ближайшего большего числа. Так можно определить количество балок для одного ската крыши.
• На полученный результат нужно разделить длину будущего ската. В результате получится расстояние между каждым стропилом.

Для примера рассмотрим крышу, скат которой равен 25,5 м и шагом в 0,6 м. Высчитывать нужно следующие показатели: 25,5:0,6=42,5, к 42,5+1=43,5. Эту цифру округляем до ближайшего большего целого, получаем 44. Это количество стропильных балок на 1 скат будущей крыши.

Теперь высчитываем пролет между стропилами: 25,5:44=0,58 м. Получается, ставить ноги каркаса нужно через 58 см. Так можно легко рассчитать шаг любого каркаса крыши односкатной или сложной, без учета кровли. Но профессионалы рекомендуют свои расчеты под определенный вид кровли.