Типовые узлы скатной кровли, узел крыши в разрезе

Как и почему крыша распирает и разрушает стены дома

Под действием нагрузок нижние концы стропил стремятся разъехаться в стороны. Силы, действующие на нижних концах стропил и направленные горизонтально в противоположные стороны, называют распором.

Распор стропил бывает так велик, что стены не выдерживают, изгибаются, стены и стропила трескаются, крыша в результате местами проседает — дом разрушается. Такую картину не редко можно видеть, если строительство крыши выполнено не умелыми строителями, и, к тому же, без проекта.

Почему распор передается на стены?

Ведь выше, в статье написано, что в стропильной системе с висячими стропилами распор компенсируется затяжкой, а в схеме с наслонными стропилами распора вообще не возникает. Эти утверждения правильны, если рассматривать схемы стропильных систем на бумаге.

В реальности все детали стропильных систем под действием нагрузок деформируются, то есть, меняют свои размеры и положение в пространстве — укорачиваются, удлиняются, изгибаются, поворачиваются.

К деформациям от действия нагрузок добавляются колебания размеров деталей при изменении влажности и температуры. В местах соединений также имеется некоторая подвижность элементов стропильной системы.

Представим себе, что в системе с висячими стропилами затяжка, по каким-то из указанных причин, удлинилась и перестала воспринимать на себя усилие распора. В результате распор начнет передаваться на стены.

В системе с наслонными стропилами, то же самое произойдет, если, например, сожмется стойка. Верхний конец стропил потеряет опору. Наслонные стропила начнут работать как висячие. Вся нагрузка распора начнет передаваться на стены. Кроме того, увеличится нагрузка и на стропила, которые не рассчитаны на работу в режиме висячих стропил.

Здесь два варианта. Или не выдержат стены — под действием распора разойдутся в стороны, позволив стропилам немного повернуться и снова опереться на стойку. Или разрушится, треснет стропило, не выдержав не расчетной нагрузки.

Легко деформируются под действием распора деревянные стены из бруса, бревна, а также каркасные.

В литературе по строительству можно встретить утверждение, что стены из каменных материалов выдерживают большую нагрузку распора. Но в современном частном домостроении, благодаря применению утеплителей, толщина каменных стен значительно уменьшилась. Для кладки стен часто используются более легкие и хрупкие материалы, например, газобетон.

Защита каменных стен современного частного дома от повреждений распором не менее актуальна, чем для деревянных.

Общие правила сооружения такой кровли

Деревянные кровли укладывают только на скатные крыши, уклон которых не может быть меньше 80% или 45º. Это необходимо, чтобы на покрытие не задерживались осадки, создавая угрозу чувствительной к влаге древесине. Указанный предел допускается в возведении тесовых крыш. Под укладку шинделя или гонта рекомендовано возводить более крутые конструкции.

Недопустим прямой контакт древесины и строительных конструкций из асфальтового или цементного бетона. В случае если соприкосновение неизбежно, между элементами из древесины и бетонным основанием должна устраиваться гидроизоляция.

Важно учесть, что деревянная кровля не обладает стабильностью. То есть при намокании от обильных дождей, в период снеготаяния или традиционного увеличения атмосферной влажности в межсезонье деревянные элементы набухают, а при уменьшении влажности сокращаются в размерах

Причем указанные подвижки происходить могут на протяжении десятилетий, а не первые год-два после устройства.

По принципу действия кровля из деревянных элементов схожа с еловой или кедровой шишкой. При выпадении обильных осадков ее «чешуйки» стремятся перекрыть как можно больше пространства, чтобы исключить проникновение воды внутрь.

Сжимаясь в сухую погоду, они открывают естественные пути проветривания для вывода из-под себя излишка влаги. В результате описанного движения под деревянной кровлей не образуется конденсат, она отлично проветривается и превосходно защищает постройки от осадков.

Укладка деревянных дощечек производится с перекрытием каждого элемента, т.е. с накладкой вышележащей детали ни нижнюю так, чтобы у стекающий сверху по скату воды не было вообще никакой возможности просочиться под кровлю. Для ускорения стока на тесе и шингласе, к примеру, выбираются продольные канавки.

Подытожим вышеизложенную информацию. Грамотно устроенная крыша с деревянным покрытием должна обеспечивать:

Безупречную защиту от проникающей сверху атмосферной воды. Она формируется за счет набухания и смыкания кромок элементов при увлажнении, а также за счет многослойной системы самого деревянного покрытия.
Беспрепятственную вентиляцию. Свободное прохождение воздушных потоков создается во время сокращения размеров деревянных черепичин и наличия многочисленных каналов для течения воздушных потоков.
Безукоризненный сток воды по скатам. Безостановочный отвод воды создается особой технологией укладки деревянной черепицы и выработкой на ее поверхности бороздок для стока.

Однако в технологиях устройства есть существенные отличия, с которыми следует разобраться домашним умельцам и хозяевам эко-домов, желающим обзавестись крышей с приоритетным в экологическом и эстетическом смысле деревянным покрытием.

Основные термины

Стропила – несущая часть крыши из наслонных стропильных ног, подкосов и вертикальных стоек, опирающихся на мауэрлат.
Стропильная нога – одна стропилина.
Мауэрлат – опора для стропил. горизонтальный брус, расположенный на стенах, распределяющий на них равномерную нагрузку крыши с атмосферными осадками.
Затяжка – горизонтальная балка, соединяющая стропила; освобождая их от действий горизонтальной силы, придает крыше устойчивость.
Бабка – вертикальная опорная деталь для укрепления стропил. нижней частью опирается на затяжку, верхняя – служит опорой для стропил.
Распорка – брус, вставленный между бревнами, чтобы препятствовать их соединению.
Подкос – наклонный брус, поддерживает горизонтальные элементы кровли (балки и перекрытия), опираясь на вертикальные детали (стойки и колонны).
Конек – верхняя горизонтальная балка, образуемая стыком скатов кровли.

Узлы соединения кровельной системы делятся на три условные группы:

узел соединения ног и мауэрлата,
узел соединения ног и элементов деревянной фермы для придания жесткости и прочности конструкций,
узел стыкования частей стропил для их удлинения.

Способ соединения стропил и мауэрлата бывает жестким и скользящим.

Узел соединения конструкций нельзя делать жестким всегда: от погодных условий древесина может разжиматься и сжиматься, и при жестком соединении конструкций наслонных систем есть опасность деформации несущих стен из-за возникновения на них больших распорных нагрузок.

Жесткие узлы

Чтобы получить жесткий узел соединения, применяют:

устройство врубки на стропильной ноге: врубка делается глубиной не более 1/3 высоты доски; стропило упирается в мауэрлат и фиксируется гвоздями: двумя, вбитыми под углом друг к другу с боков стропила, и одним гвоздем, вбитым вертикально.
нашивка подпорного бруса на стропильную ногу: к стропильной ноге подшивается метровый брусок, и им нога упирается в мауэрлат, сбоку, чтобы не сдвинуться в сторону, стропильная нога крепится металлическими уголками.

Узлы опирания наслонных стропил

Скользящие узлы

Система скользящих узлов соединения применяют в конструкциях наслонных стропил. Висячие стропила применяют для возведения кровли зданий из оцилиндрованного бревна, в которых стропила имеют упор на коньковый прогон, несущие стены распорных нагрузок не несут, а поэтому и не требуют скользящего крепления.

После постройки конструкций деревянных наслонных ферм кровля в течение нескольких лет дает усадку, ферма при этом находится в постоянном движении, поэтому жесткие крепления могут деформировать стены. Перед соединением стропил в узлах крепления узел получает некоторую свободу движения следующими способами.

На стропильной ноге производится упирающийся в мауэрлат запил. Далее нога укрепляется гвоздями: два гвоздя наискосок в мауэрлат с обеих сторон стропила и одним – в мауэрлат сверху вертикально (или металлическими пластинами с отверстиями для гвоздей) и скобами.

Стропило опускается за границы стены и металлическими уголками фиксируется на мауэрлат.
Применение металлических конструкций крепления под названием «салазки».
Стропильная нога упирается в мауэрлат всегда, но и стропило, и мауэрлат могут двигаться друг относительно друга, если возникает такая необходимость.
Для уменьшения риска сноса наслонных крыш штормовым ветром подкосы, бабки и распорки соединяются с висячими стропилами хомутами и скобами, а ноги – проволочным скрутками.

Технология устройства стропильной системы

После утверждения проекта начинаются монтажные работы. Технология устройства стропильной системы, в принципе одинакова для всех типов кровель и включает следующие операции:

1. Установка мауэрлата. Обычно я укладываю опорный брус на двойной слой рубероида (ил другой влагоизоляционный материал), чтобы предохранить древесину от гниения. Крепить мауэрлат к стене можно по-разному, но я предпочитаю делать это с использованием закладных шпилек – на мой взгляд, это наиболее надежный вариант. Хотя можно и привязывать хомутами к анкерам в стене.

2. Установка основных (крайних) стропил. Это особо важный этап строительства стропильной конструкции – от него зависит правильность плоскости ската. Я проверяю плоскость двумя диагональными шнурами: при правильной установке шнуры лишь слегка соприкасаются в точке пересечения.

3. Установка промежуточных стропил. Здесь могут быть различные варианты.

Обратите внимание

Но в любом случае соотношение размеров промежутков и сечения стропильных ног должно обеспечивать проектную прочность всей конструкции. Чтобы обеспечить точность врезки деталей в узлах я использую шаблон, хотя иногда необходима и ручная подгонка деталей.

4. Установка конькового бруса. В некоторых случаях (особенно, когда угол наклона ската крыши небольшой), я монтирую прочный коньковый прогон, на который передается часть нагрузки от стропил. Таким образом, обеспечивается большая прочность конструкции. Такой прогон крепится к фронтонам или опирается на вертикальные стойки.

5. Монтаж утеплителя. Этот этап зависит от выбора утеплителя. Главное при этом обеспечить защиту утеплителя от наружной влаги и конденсата.

6. Монтаж обрешетки. Вид и материал обрешетки зависит от выбранного кровельного материала. Для мягкой черепицы, рулонных видов покрытия и металлочерепицу я рекомендую сплошное покрытие из толстой многослойной фанеры или ОСП. Под черепицу цементно-песчаную или керамическую, а также стальную кровлю не обязательно сплошное покрытие.

Здесь я исхожу из размеров элементов кровли: важно, чтобы стыки не «висели» в воздухе, а опирались на обрешетку. Если для обрешетки берется доска, я не использую сырую или слишком широкую

Так как со временем обрешетка начинает коробиться и крепление кровельного материала ослабевает.

7. Монтаж кровельного покрытия. Я работаю с различными материалами. Здесь предпочтение отдается вкусу хозяина и достаточной надежности защиты от осадков. Шиферное и черепичное покрытие для пологих скатов я бы не советовал.

Устройство стропильной системы

Вальмовая крыша

Наиболее сложную конструкцию имеет вальмовая стропильная система. Она состоит из следующих элементов:

Стропильных ферм. Элемент каркаса в виде равнобедренного треугольника, образованный двумя ответными стропильными ногами. Стропильные фермы четырехскатной крыши имеют такую же конструкцию, как и фермы двускатных крыш. Они являются основным элементом каркаса трапециевидных (боковых) скатов.

Как правило, стропильные фермы укрепляют затяжками. Это горизонтальные перемычки, которые крепятся между двумя стропилами. Затяжки снижают распорную нагрузку на стены.

Стропильная ферма состоит из двух стропил и укрепляющих элементов

Кроме затяжек могут применяться стойки, подпирающие конек, или подкосы. Последние представляют собой наклонные стойки, которые опираются на несущие стены или балки перекрытия, и подпирают стропила;

Мауэрлата. Брус, который укладывается на наружные стены и служит основой конструкции. В беседках функцию мауэрлата чаще всего выполняет верхняя обвязка;
Конькового прогона. Балка, которая устанавливается вдоль оси крыши и связывает все стропильные фермы;
Накосных (диагональных) стропил. Стропильные ноги, которые устанавливаются в углах крыши;
Нарожников. Стропила, которые крепятся накосным ногам;
Центральных стропил. Устанавливаются по центру вальм и опираются на торец конькового прогона.

Дополнительно конструкция может содержать прогоны, связывающие все стропила в пределах ската. Как правило, прогоны передают нагрузку от скатов стойкам.

Эскиз стропильной системы полувальмовой крыши

Полувальмовая

Полувальмовая крыша отличается от вальмовой наличием опорных досок, которые крепятся к крайним фермам. Опорные доски служат границей между скатом и фронтоном. Таким образом, уровень расположения опорной доски определяет размер фронтона.

Как правило, фронтон занимает одну треть ската. Его украшают смотровым окном, которое обеспечивает вентиляцию подкровельного пространства.

Все накосные стропила конструкции и нарожники вальм опираются на опорные доски. Поэтому последние выполняют несущую функцию.

Схема устройства шатровой крыши

Шатровая

Стропильные системы шатровой крыши от вальмовых отличается отсутствием трапециевидных скатов и, соответственно, конькового прогона. В результате все диагональные стропила сходятся в одной точке.

Как правило, при строительстве шатровых крыш для беседок устанавливают шестиугольную стойку в центре конструкции, на которую опираются диагональные и центральные стропильные ноги. Но, можно собрать каркас и без этой стойки, используя подкосы и затяжки.

Тонкости возведения крыши

Крепление крыши к кирпичной стене (столбам)

Интересный вопрос в интернете касается крепление крыши к кирпичной стене или столбам. Обычно это актуально для пристроенных беседок и навесов, одну из стен которых прикрепляют непосредственно к даче.

Оформление пространства между балками

Важный момент (особенно для прекрасной половины нашего общества) наступает после строительства крыши, когда внутренняя её часть начинает смотреться не эстетично. Стропильная система и обрешетка смотрится не всегда интересно, поэтому многие стремятся как-то оригинально подойти к оформлению этой части беседки.

Для этого используются различные варианты освещения, которые переводят фокус внимания на себя, а также покраска отдельных элементов антисептиками. Во втором случае происходит защита дерева и украшение пространства между стропилами, поэтому данный вариант рекомендуется использовать в первую очередь.

Требования предъявляемые к стропильной системе

Жесткость

Прежде всего, каждая деталь системы, а также места соединений обязаны быть жесткими, не деформируясь ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Основа всей конструкции – треугольник. Именно такую форму имеют рамы (фермы), которые закрепляются параллельно друг другу. Их жесткая фиксация обеспечивает крыше необходимую устойчивость. А вот если фермы получились подвижными, недалеко и до беды. Такая неполноценная крыша и сама может разрушиться, и стены обвалить.

Небольшой вес

Крыша не должна быть тяжелой, поэтому систему стропил, как правило, делают из дерева. Если же вес кровли солидный, то несущую основу делают из металла. Или берут хвойное дерево, не ниже первого сорта, с влажностью ниже 18 процентов. Использование антисептической обработки и применение антипиренов для защиты от огня – два обязательных условия. Тогда узлы крепления стропильной системы кровли будут прочными и крепкими.

Высокое качество материала

Дерево для стропил должно быть следующим:

Древесина берется 1 — 3 сорта. Трещин и сучков должно быть по минимуму. На метр может быть 3 сучка высотой не более 3 см. Трещины допустимы не по всей глубине, длиной до половины длины доски.
Несущие элементы делают из деревянных деталей толщиной от 5 см, площадью от 40 см 2 .
Хвойные доски могут быть длиной до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м.
Прогоны, подушки и мауэрлат делают из твердых лиственных пород дерева. Их обрабатывают антисептиком.

Виды крыш частного дома

Все крыши частных строений подразделяются на две большие группы: плоские крыши и скатные. Последние, в свою очередь, делятся на одно-, двух- и четырехскатные, а также ломаные и многощипцовые. Остановимся на каждой в отдельности.

Плоская крыша

К ее неоспоримым преимуществам можно отнести такие:

Построить можно достаточно просто и быстро;
Надежность и прочность конструкции;
Продолжительный срок эксплуатации;
Оригинальный внешний вид (хотя с этим утверждением, заявленным специалистами, многие обыватели пытаются спорить);
Возможность дополнительной функциональной нагрузки на крышу (обустройство смотровой площадки, места для отдыха и принятия солнечных ванн, летнего мини-сада и т. д.).

Однако, несмотря на все достоинства плоских крыш, существует и несколько весомых недостатков. Во-первых, на таких крышах скапливаются осадки в виде снега, которые требуют регулярной чистки.

Кроме того, на таких крышах практически невозможно сделать чердачное помещение.

Двухскатные крыши

Двухскатная крыша очень часто используется для покрытия частных домов. Особенно она актуальна для небольших дачных домиков. Это связано с ее преимуществами, к которым можно отнести следующие:

Двухскатная крыша обладает меньшим весом, чем, например, ломанная или четырехскатная;
Построить ее достаточно просто и доступно;
Двухскатная крыша дает возможность обустройства полноценного чердачного помещения (а иногда и мансарды);
Помещение под крышей достаточно теплое за счет равномерного прогревания крыши с двух сторон;
Привлекательный внешний вид крыши.

Среди недостатков таких крыш можно выделить необходимость обустройства конька, а также двух линий водоотвода. Кроме того, если сравнивать двускатные крыши с односкатными, то вес их будет больше, что требует корректировки в расчете и постройке фундамента. Кроме того, сделать такую крышу своими руками гораздо сложнее, чем односкатную.

Четырехскатные крыши

В проектах домов четырехскатные крыши встречается не так часто, как двухскатная, хотя и обладает более привлекательным видом. Связано это с тем, что такая конструкция крыши очень сложна в исполнении и вес ее весьма велик. Но такие крыши позволяют сделать внутри более просторное и светлое чердачное помещение, которое будет всегда теплым за счет того, что обогреваться оно будет с четырех сторон.

Стропильная система четырехскатной крыши

Ломаные крыши

Ломаные крыши — наиболее востребованный тип кровли в частном строительстве. Это связано с тем, что, если правильно ее построить, то такая крыша практически лишена недостатков. Зато преимуществ у нее масса:

Возможность расширения жилой площади помещения за счет мансарды, оборудованной в ломаной крыше;
Сниженный уровень теплопотерь через крышу;
Придает оригинальность внешнему виду дома;
Под сводом такой крыши можно сделать двухуровневую мансарду.

Есть и недостатки, которые легко устранимы при правильном обустройстве кровли. К таким «минусам» относятся:

Снижение высоты основных стен дома за счет обустройства скошенных потолков;
Сложность в обеспечении тепло- и гидроизоляции ломаной крыши;
Уменьшение освещенности в помещении мансарды в снежные дни за счет того, что на мансардных окнах происходит накопление снежного покрова. Схема устройства ломаной крыши для мансарды

Сами мансардные окна являются более дорогими по сравнению с обычными, что также нельзя отнести к преимуществам ломаных крыш.

Многощипцовые крыши

Дома с многощипцовой крышей оригинальны в своем дизайне и подходят для частных домов любой архитектурной формы. Но кроме этого, они обладают и такими преимуществами:

Надежностью и долговечностью, которая обеспечивается специальной стропильной конструкцией;
Под сводом такой крыши возможно оборудовать просторную комфортную мансарду, что позволит существенно увеличить площадь жилых помещений в доме;
Атмосферные осадки не скапливаются на крыше, а стекают с нее по сложной системе желобов за счет крутого угла падения скатов крыши.

Однако есть у такой крыши и недостатки, которые сводятся к сложности возведения стропильной системы под щипковую крышу, увеличенному количеству строительного материала, а также сложности обустройства водоотливов.

Готовый проект двухэтажного дома с многощипцовой крышей

Этап І. Планирование и проектирование

Прежде, чем как сделать четырехскатную крышу обязательно продумайте все ее детали, до мелочей. Даже самый простое устройство четырехскатной крыши обязательно стройте по готовому чертежу. Дело в том, что у готовой двускатной крыши почти заметны недочеты и перекосы, а вот если вы где-нибудь допустите ошибку в строительстве той же вальмовой или шатровой крыши, то диагональные стропила просто не сойдутся в коньке и исправить это будет крайне сложно.

А поэтому, если вы владеете специальными программами, создайте 3D модель будущей крыши прямо в них, а если нет, тогда просто подготовьте подробный чертеж и хорошо, если вам в этом поможет профессионал. Все детали такой крыши должна быть просчитаны – до мелочей!

Кстати, сегодня довольно модно делать четырехскатной не только крышу, но и ее отдельные функциональные элементы:

Основные узлы

К узлам скатной крыши относят все соединения элементов друг с другом, несущими и дополнительными опорами. Условно выделяют:

Узел крепления основных или укороченных ног к мауэрлату. При обустройстве этого узла акцент делается на максимально надежной привязке стропил без нарушения целостности и положения опорного бруса.
Узел крепления стропил в верхней зоне (к коньковому прогону в системе наслонного типа или друг к другу – висячего).
Узлы фиксации нарожников и укороченных стропил к диагональным. Выступающие ребра или ендовы испытывают повышенные нагрузки и по возможности делаются сдвоенными. Укороченные стропила формируют плоскости угловых скатов и крепятся к мауэрлату и угловым стропилам без нарушения целостности последних.
Узлы соединения с усиливающими и дополнительными элементами.
Зоны примыкания кровельных элементов к другим конструкциям дома.
На участках примыкания крыши к дымоходам, выступающим стенам и проходным элементам, каркас усиливается сплошными планками примыкания.

Кровельный пам пирог герметизируется с помощью накладок, уплотнителей, рулонной или обмазочной гидроизоляции.
Узел карнизного свеса, формирующийся выступающими частями стропил или наращиваемыми кобылками, лобовой доской (при наличии) и подшивкой.

Исполнение последнего узла зависит от назначения и типа скатной крыши. В частности, карнизные свесы могут быть укороченными (с обязательными в таких случаях водосточными желобами), коробчатыми, подшитыми по плоскости или под прямым углом к стенам или оставаться открытыми. Для утепленных крыш обязательное требование – обшить незащищенную поверхность карнизного свеса.

Технология монтажа ↑

Тесовая кровля. Ее укладывают двумя способами:

поперечный, который предполагает укладку досок параллельно коньку;

2. продольный, доски в этом варианте кладут параллельно фронтонному карнизу ската.

в один ряд. Каждая последующая доска при этом перекрывает предыдущую на 50 мм; два ряда. Середины досок последующего ряда должны совместиться в этом случае с местом стыков досок в предыдущем. Для жилых строений рекомендуется использовать двухрядную укладку.

Гонтовая крыша. Монтаж покрытия из гонта (шинделя, дранки, лемеха) сложнее и более трудоемкий. Обычно крепление элементов кровли выполняют, используя гвозди, желательно, медные.

Кровлю из гонта собирают на сплошную или разреженную обрешетку, набитую из бруса, имеющего сечение минимум в 50 мм. Шаг обрешетки должен равняться одной трети от длины гонта. Для хозяйственных построек используют двухслойную кладку, для жилых домов больше подходит трехслойная.

Важные моменты устройства ↑

Деревянные покрытия, как правило, укладывают на скатных крышах с углом наклона не менее 25˚. На хозяйственных постройках она может быть и плоской. Такая крыша предполагает наличие гидроизоляционного слоя, скажем, из рубероида. Гидроизоляционный материал укладывают на ровное основание, выполненное из листового материал. В крайнем случае его можно выложить из досок, сохраняя между ними зазор не более 10 мм. По традиционной технологии устройства покрытия из дерева гидроизоляция необязательна. Тем не менее сегодня многие мастера все же рекомендуют прокладывать под покрытие мембранные пленки. Мембрану расстилают по стропилам, затем поверх слоя гидроизоляции на стропила набивают контробрешетку из бруса. Затем по ней собирают обрешетку под основной настил. На крутых скатах гидроизоляцию достаточно настилать только в проблемных узлах деревянных крыш, к примеру, на ендовы, вдоль карнизов, в местах прохода труб и т. д. Монтаж гонтов начинают с середины карниза. Элементы начального ряда укладывают по возможности плотно, причем они должны выступать за пределы карниза. Каждый следующий ряд укладывают с таким нахлестом, чтобы перекрыть стыки двух предыдущих. Коньки крыш оформляют специальными коньковыми элементами. Их укладывают внахлест и фиксируют по нижнему краю на гвозди.

Общие требования к стропильным системам

Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.

Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам

Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д

При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.

Нагрузка на стропильную систему

Минимально возможный вес

Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.

Качество пиломатериалов

Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.

Пиломатериалы

Разметка

Дабы Г-образная крыша была правильной, важно выполнить разметку на мауэрлате и затяжках. Сюда входит нанесение меток, где будут располагаться те или иные элементы скелета

Чтобы нанести эту разметку используется строительный карандаш, специальная мерная линейка и чертеж, на который нужно ориентироваться.

Для начала ставится метка на центральную часть торцевых стен дома формой Г, от центральных частей рисуеются прямые линии вдоль стен. По этой разметку будет установлен коньковый прогон. Длина двух коньков намечается так, как указано в чертеже (расположение опорных стоек тоже).

Следующий шаг – выполнить разметку течек расположения стропильных ног. Шаг указан в чертежах. Отметки наносятся на мауэрлате.

Совет! Стыковка угловых и обычных стропил выполняется методом врубки. Выпилы делаются только на стропилах так, чтобы они не были больше ¼ сечения. На мауэрлате вырубки делать нельзя. Это приведет к ослаблению конструкции.

В конце осталось разметить точки расположения угловых стропильных ног и нарожников. Теперь узнаем, как делается Г-образная крыша своими руками.

Определение угла наклона

Учитывая изложенные выше факторы – снеговую и ветровую нагрузку, выбранный тип материала – и зная примерную конструкцию здания, можно определить угол крыши. Более детально правила расчета изложены в статье. Далее на основании этой информации рассчитывается сборная нагрузка (от собственного веса и внешних нагрузок) на стропильную конструкцию. По результатам расчета определяется и их сечение.

Пример расчета нагрузки на стропила

Строительство планируется в Иркутске, дом с высотой 5,6 м будет располагаться в низине, явно выраженных преобладающих ветров нет. Данный район относится к снеговому району 2 и ветровому 3. Соответственно, снеговая нагрузка составляет 120 кг/м.кв., а ветровая 30 кг/м.кв. Суммарная нагрузка 150 кг/м.кв.

Материал кровли – металлочерепица с весом 4 кг/м.кв. Для нее допустим уклон от 12 градусов, но большинство производителей рекомендует для односкатной крыши 20…30 градусов. Если принять 20 градусов, необходимо обеспечить качественную гидроизоляцию, что добавляет к весу квадратного метра покрытия 2…5,5 кг/м.кв. Поскольку верхняя часть дома планируется как жилая, необходимо также утепление. В качестве термоизоляции принимаем базальтовую вату плюс подшивку изнутри гипсокартоном. Примерный вес квадратного метра такого утепления – около 4,5…5 кг.

Необходимо также принять во внимание вес деревянной обрешетки под металлочерепицу, это еще не менее 10…12 кг, и вес самих стропил. Таким образом, суммарная нагрузка на квадратный вес крыши от собственной массы и внешних нагрузок составит (без учета веса стропил, поскольку пока неизвестно их сечение и шаг): 4+5+5+12+150=176 кг/м.кв

Таким образом, суммарная нагрузка на квадратный вес крыши от собственной массы и внешних нагрузок составит (без учета веса стропил, поскольку пока неизвестно их сечение и шаг): 4+5+5+12+150=176 кг/м.кв.

Определение шага стропил и их сечения

Для вычисления этих данных есть расчетные формулы. Однако при отсутствии инженерного образования и желания высчитывать коэффициенты можно использовать табличные значения.

Для выяснения высоты балки (стропила) можно опираться на известный уже угол наклона и расчетную длину, которая определяется по тригонометрическим формулам.

Разница между высотой одной и второй опорных стен крыши для пролета, например, 4 м и угла наклона 20 градусов составит:

L_bc=L_cd×tgA=6×0,364=2,18 м

Длина стропильной ноги (стропила):

L_c=L_bc÷sinA=2,18÷sin20=6,4

С учетом вылета в обе стороны не менее 500 мм (обязательный свес крыши) принимаем длину стропила 7,4 м.

Для двухопорных стропил принята таблица

Пролеты свыше 6 м принято опирать на три точки – две несущие стены и шпренгельную ферму, например, или с опорой на лежень. Пролеты 4,5 м применимы в мансардах, террасах, банях, верандах, а также различных пристройках. В жилых постройках, как правило, расстояние между опорами равно или превышает 6 м.

Соответственно с учетом длины стропила выбирается сечение балки и шаг между ними.

Следует учитывать: под длиной стропила в данном случае понимается расстояние между точками опоры!

То есть в приведенном примере – длина всей стропильной ноги 7,5 м и пролет 6 м допустимо использование опирания на несущие стены (через мауэрлат) и подстропильную ногу. Тогда сечение при шаге 140 см следует принимать 100х200 мм, а при шаге 90см допустимы 75х200 мм. Желательно все же увеличивать сечение балки на 10…15% для получения необходимого запаса прочности.

Проверить нагрузочную способность крыши, правильность выбранного угла с выбранными параметрами можно в одном из онлайн-калькуляторов. Там же можно получить данные о том, сколько материалов потребуется для строительства такой крыши.

Как видно из приведенного скриншота с упрощенным чертежом здания, пункты «Расчет стропил», «Расчет обрешетки», «Снеговая нагрузка» раскрывающиеся, в них необходимо подставить выбранные данные.

Результат расчета показан ниже.

Как видно из результата, предлагается при данной нагрузке, кровельном материале, размерах и шаге стропил выбрать сечение балок равным не 75х200 мм, как предлагается в нормативах, а 70х230 мм. Однако это минимальное значение, к тому же такое сечение не является стандартным. Поэтому – с учетом запаса на прочность – лучше отдать предпочтение сечению 100х200 мм.

Важно: помимо обычных стропил (балок) можно использовать треугольные фермы. Это значительно увеличит нагрузочную способность конструкции, но подобные элементы требуют профессионального расчета.