Конструкция двухскатной крыши: расчет и монтаж

Форма крыши определяется конфигурацией здания, архитектурными решениями и климатическими особенностями региона. В индивидуальном малоэтажном строительстве актуальны скатные конструкции.

Скат — это наклон поверхности крыши под определенным углом, который призван обеспечить надлежащее водоотведение и удаление снега с поверхности. Крыши могут быть одно-, двух-, четырех- и многоскатными в зависимости от количества верхних наклонных плоскостей конструкции.

depositphotos

Какие бывают двухскатные крыши

В состав двухскатной (или щипцовой) крыши входят два плоских наклонных прямоугольника, которые называются кровельными скатами. При их монтаже соблюдается определенный угол по отношению к внешним стенами постройки. Скатный наклон позволяет природным осадкам стекать вниз естественным путем. Желание сделать свою крышу более интересной и оригинальной выражается в обустройстве неравных наклонов скатов, когда конек располагается не по центру здания. В таком случае длинна скатов будет отличаться друг от друга, что сказывается на рациональности использования подкровельного пространства.

Ломанную щипцовую крышу применяют в случае обустройства на чердаке мансардного помещения. За счет подобно конструкционного решения достигается некоторое увеличение чердачного пространства, дополнительно изолируемого от холода и влаги. Основой двухскатной симметричной крыши является равнобедренный треугольник. Данная классическая конструкция по причине простоты сооружения пользуется высокой популярностью среди опытных и начинающих строителей.

Виды стропильных систем двухскатных крыш

Этих систем всего две: висячего типа и наслонного типа. Первые используют в том случае, когда наружные стены дома отстоят друг от друга на 10 метров или меньше. Есть и еще одно условие – между этими самыми стенами не должно быть стены несущего типа, делящей дом надвое. В противном случае надо использовать наслонные стропила. Когда строящийся дом разделяется не несущей стеной, а колоннами, монтируют сразу две стропильных системы. Стропила, расположенные под наклоном, обопрутся на колонны, а висячие отлично разместятся между ними.

Стропильная система висячего типа

Для данной схемы стропильной системы двухскатной крыши характерно то, что стропила опираются на боковые стены. Плохо то, что при этом образуется распирающая нагрузка, способная со временем повредить стены. Чтобы такого не произошло, ноги стропил соединяют затяжкой. В результате образуется жесткий треугольник, не подверженный деформации при нагрузках. Часто вместо затяжек используют балки перекрытия, это особенно актуально когда необходимо обустроить мансардное помещение под крышей.

Плюс данной системы в том, что вовсе не обязательно крепить мауэрлат. Кроме того, достаточно просто монтируются те части конструкции, где ноги стропил опираются на стены. Доска, проложенная через изоляционный слой, поможет сделать ферму ровной и устойчивой, обеспечив большую площадь опоры. Далее рассмотрим основные разновидности висячих стропил. Все они являются трехшарнирными.

#1. Простая треугольная трехшарнирная арка.

Это самое несложное сооружение, представляющее собой замкнутый треугольник, две верхних стороны которого подвергаются нагрузке на изгиб. Затяжка в такой конструкции не работает только на растяжение и не является несущей конструкцией, поэтому ее можно заменить на тяж из стали.

При этом имеется несколько решений организации конструкции карнизного узла. Это ортогональные лобовые врубки, а также применение дощатых или пластинчатых креплений.

#2. Треугольная трехшарнирная арка, усиленная бабкой или подвеской.

Данный вариант применяли только раньше, строя большие промышленные или сельскохозяйственные помещения с пролетом более 6 метров. Для частных домов эта схема не годится. Принцип ее в том, что вес затяжки (составленной из отдельных коротких элементов) берет на себя конек. Эти элементы соединены между собой и с хомутом подвески с помощью прируба (косого или прямого). Для скрепления используются болты. Деревянная подвеска носит название бабка, а железная – тяж. Эта деталь, висящая на узле карниза, а затяжка крепится к ее нижней части через деревянные накладки. Переходниками являются хомуты, регулирующие прогиб затяжки, если она провиснет.

#3. Треугольная трехшарнирная арка с приподнятой затяжкой.

Если вы хотите оборудовать под крышей мансардное помещение, то эта схема отлично подойдет. Здесь растяжку мы ставим не внизу, стягивая ноги стропил, а наверху. Поднимая ее выше, мы увеличиваем нагрузку на растяжение. Ну, а стропила держатся на балках мауэрлата по принципу ползуна. Нагрузка получается равномерной, а система – устойчивой. Для этого края стропил должны выступать за границы внешних стен дома.

Чтобы затяжка не провисала, часто ее уравновешивают подвеской. Особенно это важно, если планируется сделать подвесной потолок или проложить слои изоляции. При короткой затяжке подвеску крепят к ригелю и коньку, прибивая две доски, при длинной – делают несколько подвесок. При больших нагрузках для крепления применяют хомуты. Ими же соединяют при необходимости две части составной затяжки.

#4. Трехшарнирная треугольная арка с ригелем.

Такую систему монтируют в том случае, если распорные нагрузки велики. Внизу крепится затяжка, а в верхней части – ригель. Благодаря такой конструкции мауэрлат к стене приделывать нет необходимости. В общем-то, ригель – это и есть затяжка, только испытывающая нагрузку не на растяжение, а на сжатие. Ригель не должен иметь шарнирного крепления к ногам стропил, а то конструкция будет шататься. Если всё сделать как надо, то стропила превратятся в неразрезные балки, имеющие три опоры и два пролета.

Читать еще: Монтаж крышного вентилятора дымоудаления на кровле

#5. Трехшарнирная треугольная арка с бабкой, дополненная подкосами.

По поводу системы с бабкой рассказывалось чуть выше. Если в такой конструкции ноги стропил достаточно длинные, приходится их подпирать. Для этого и служат подкосы, уменьшающие прогибающую стропила нагрузку. Несущей стены у висячей системы нет, так что упереть подкосы необходимо в бабку. Стабильная жесткая система принимает основную нагрузку на верхнюю свою часть, не доводя ее до низа стропил. Затяжка в такой конструкции обычно составная, соединенная прирубом. Опираясь на хомут бабки, она подтягивает книзу коньковый узел. А тот воздействует на подвес и стропила, сжимая их.

Стропильная система наслонного типа

У этой системы ровно посередине ставится вертикальная балка. Вес всей кровли через данную балку проходит от конька к несущей стене. Стена эта находится на равном расстоянии от краев здания. Как уже упоминалось, потребность в таком разделении здания появляется при расстоянии между его внешними стенами более 10 метров.

#1. Безраспорные наслонные стропила.

В этой конструкции ноги стропил подвергаются только изгибу, не давя на стены и не распирая их. Есть три варианта монтажа таких стропил, которые решают вопрос нагрузок на стены здания.

В первом варианте опорой для стропила либо является мауэрлат, либо его подшивают специальным бруском (опорным). Для крепления используется врубка зубом. Страхуется конструкция хомутами или проволокой, что является гарантом надежности конструкции. Верхнюю часть ног стропил кладут на прогон конька. Крепление по принципу скользящих опор. Обязательно нужно закрепить пробоины в верхней части стропил.

Это наиболее популярная конструкция. В ней низы стропильных ног приделываются к мауэрлату подвижным соединением по типу ползуна. Возможно и крепление с помощью штучного бруска. Чтобы нога держалась крепко, вбиваем сверху гвоздь. Либо можно прикрепить гибкую пластинку из стали. Вверху стропила, лежащие на прогоне конька, крепят либо пробоинами попарно, либо к прогону (каждое из стропил).

Особенность последнего варианта в том, что ноги стропил и прогон конька жестко соединяют в одно целое. Для этого параллельно брусу конька с обеих сторон набивают дощечки или бруски. При этом балка испытывает сильную нагрузку на изгиб, зато ноги стропил прогибаются гораздо меньше. Данный вариант сложнее в исполнении, чем второй, поэтому используется несколько реже.

#2. Распорные наслонные стропила.

В данном случае устройство стропильной системы двускатной крыши почти аналогично предыдущим трем вариантам. Существует один нюанс: нужно заменить крепление ног стропил с подвижного (по типу ползуна) на жесткое, неподвижное. И тогда стропила начнут передавать распирающую нагрузку несущим стенам дома. В общем-то, такие распорные стропила служат как бы промежуточным звеном от наклонной системы к висячей. Однако отличие висячих стропил в том, что у них прогон не является существенной деталью. Можно и без него обойтись.

Для распорной системы мауэрлат должен быть очень крепко приделан к стене дома. Да и сами стены обязаны быть толстыми и прочными. Можно применять по периметру пояс из железобетона.

#3. Стропила, имеющие подкосы.

Подкос, который, по сути, является третьей ногой стропил, называют еще подстропильной ногой. Эта третья нога, работающая на сжатие, ставится под углом 45 градусов. Таким способом получается перекрывать даже пролеты с длиной до 14 метров, причем балками с не очень большим сечением. Ведь здесь чудесным образом балка с одним пролетом превращается в неразрезную балку с двумя пролетами.

Рассчитывать крепление подкоса не нужно, достаточно просто прибить его с обоих боков, подставив под стропилом. Это не даст подкосу смещаться. Главное – точно срезать угол подкоса, учитывая наклон ноги стропил. Чтобы определить сечение бруса, необходимого для стропильных ног, надо вычислить нагрузку на сжатие.

#4. Стропила на подстропильных балках.

Если в доме несущих стен две, используют две подстропильные конструкции. Они состоят из уложенных по длинной стороне крыши балок. Под ними установлены стойки на которых лежат балки. Также опорами для них служат лежень и внутренние стены дома. Если прогонов нет, ставим стойки под каждую ногу стропил. Верхние части стропильных ног стыкуются одна в другую и перевязываются стальными или деревянными накладками. Конькового прогона нет, поэтому появляется распор.

Затяжку ставят ниже прогонов сквозного типа – так аннулируют в безраспорной системе распор. В нижней части стоек для стабильности крепят схватки. Схватка, работающая в качестве ригеля, принимает нагрузки сжатия. Она же не дает опрокинуться стойкам. Расшивки прикрепляют крест-накрест.

3. Стропильная система холодного чердака ↑

Рисунок 3. Стропильная система холодного чердака

Если подкрышное пространство не предполагается делать жилым, что в условиях России требует отопления, конструкция крыши значительно упрощается и не требует больших финансовых затрат. Прежде всего, можно будет сэкономить на утеплении, а также сделать шаг стропил немного больше, что позволить сэкономить на брусе. Тем не менее, не рекомендуется делать расстояние между соседними стропилами более 1,5 м. Оптимальный шаг составляет порядка 1,2 м. При устройстве кровли из традиционного шифера это позволит равномерно распределить нагрузку по всей конструкции.Первыми устанавливаются фронтальные (крайние) стропила. Их можно закрепить с помощью временных укосов.

Читать еще: Полиуретановая гидроизоляция для кровли

Рисунок 4. Варианты крепления основания стропил на мауэрлат

Установку фронтальных стропил (впрочем, как и всех остальных) следует производить строго вертикально. После этого в двух местах на каждой плоскости натягивается шнур, по которому производится установка остальных стропил. Крепление стропил к балкам перекрытия может быть произведено различными способами. К примеру, стропила могут быть закреплены внахлест или путем врезки в балки перекрытия сверху на глубину порядка 50 мм.

Видео-лекция «Устройство двускатной крыши своими руками: общие сведения»:

Треугольник сам по себе является жесткой геометрической фигурой. Наличие перекладин на высоте потолка или выше, а также прочное крепление к балкам перекрытия вполне достаточно для того, чтобы не волноваться за вертикальную нагрузку на крышу.

Рисунок 5. Варианты крепления верха стропил (треугольника)

Что касается фронтальных нагрузок, то для их компенсации необходимо придать всей стропильной системе дополнительную жесткость. Сделать это можно с помощью укосов, которые устанавливаются от перекладины фронтальных стропил до низа среднего стропила. Такие элементы нужно установить с каждой стороны. Таким образом, их будет четыре. Материалом для укосов может служить такое же брус, какой используется для изготовления стропил или немного меньшего сечения (к примеру, 50×100 мм). Также несколько слов следует сказать о высоте стропил и, соответственно, углах наклона скатов. Они должны быть тем больше, чем больше обычная толщина снежного покрова в данном регионе. При расчете конструкции следует выяснить эти данные и внести в конструкцию устройства двускатной крыши коррективы с их учетом.

Эффективность двухскатной кровельной системы

Прочность и долговечность даже самой простой крыши зависит в первую очередь от точных расчетов и соблюдения всех правил монтажа. Если нет достаточного опыта, лучше обратиться к специалистам. Предварительные расчеты можно провести самостоятельно, но финальный итог лучше получить от профессионала.

Расчеты зависят от различных факторов. Важную роль играет угол наклона, к примеру, на небольших сооружениях наклон ската от 5 до 15 градусов. Определив угол наклона, подбирается кровельный материал, рассчитывается его вес и нагрузка, а уже после просчитывается вся стропильная система.

Угол наклона рассчитывается также ориентируясь на кровельный материал. Так, мягкая кровля лучше всего подойдет для небольшого градуса, от 5 до 20°, а от 20 до 40° профессионалы советуют использовать кровли из профнастила. Увеличение угла напрямую влияет на расход материала и увеличение площади под крышей влечет рост затрат.

В чем отличие кровли деревянного дома от всех остальных?

Обычно для сооружения крыши используется древесина, а у деревянных домов кровля само собой деревянная. Устройство крыши деревянного дома имеет коренные отличия от строения крыш остальных типов домов. Чаще всего основной ошибкой при ее монтаже служит жесткое соединение стропильных ног со средними и коньковыми прогонами, которые, в свою очередь, объединены в единую конструкцию с фронтонами дома.

Бревенчатые фронтоны имеют свойство садиться, опуская при этом верхнюю часть крыши вместе с коньком на 25–35 см. Таким образом, нарушается геометрия стропильной системы. Происходит смещение коньковой вязки в результате увеличения угла соединения стропильных ферм в коньке. В это же время уменьшается угол сцепления стропильных ферм с мауэрлатом.

Все это влечет за собой смещение стропил на 10–20 см, нарушается карнизная вязка. Ригеля, направленные на поддержание скатов крыши, не выдержат нагрузки и начнут рваться, либо стягивать ее внутрь. В том случае, если стропильная система сделана прочно и на совесть, она может просто подвесить на себе часть конструкции, тем самым способствуя появлению трещин на фронтонах, заделать которые будет довольно проблематично.

Во избежание подобных неприятных моментов рекомендуется доверить расчет, конструирование и сборку стропильной системы деревянного дома специалистам, имеющим опыт в решении данной проблемы.

Подробное видео руководство по устройству стропильной системы двухскатной крыши:

Сборка крыши

Из чего бы ни возводились стены дома, крыша всегда формируется из дерева. С его структурой в двухскатном варианте мы разобрались, теперь уделим внимание этапам работы.

Этапы возведения каркаса

Предлагаем небольшой пошаговый фотоотчет по монтажу наслонных стропил при устройстве двухскатной крыши:

Их либо анкеруют в кладку, либо насаживают на шпильки, заложенные в монолит армопояса. Двухскатная крыша деревянного дома обычно устанавливается прямо на верхний венец сруба.

Если же такой стены нет, а предполагается зашивать деревом фронтон, на землю устанавливается длинный брус. Он прибивается к стене ровно по её середине, на нём ставится отметка высоты крыши в коньке, по которой будет выравниваться каркас крыши.

Конструкция стропил двускатной крыши

Есть два главных типа стропильных систем для двускатной крыши: наслонная и висячая. В первом случае имеются центральные опоры, упирающиеся в продольную внутреннюю перегородку здания. Во втором случае таких опор нет и чердачное пространство свободно. В устройстве стропильной системы двухскатной крыши можно выделить некоторые основные детали, изготовленные из брусков различного сечения:

мауэрлат служит для передачи нагрузки всей крыши на внешние стены здания. Он имеет вид квадратного в сечении бруса со стороной от 100 до 150 мм. К кирпичным или бетонным стенам его крепят с помощью анкеров, а в случае деревянных стен, роль мауэрлата могут играть брусья или бревна верхнего ряда внешних стен. В такой ситуации крепление стропил к мауэрлату производится сразу же без дополнительных элементов;

Читать еще: Обрешетка крыши под металлочерепицу своими руками

Элементы конструкции стропильной системы

стропильная нога – это наклонная балка из бруска с сечением 150х50 мм, соединяющая конек и мауэрлат. На этот элемент ложится основная нагрузка всей кровли, поэтому стропильные ноги нужно располагать на расстоянии 60-120 см. между собой, в зависимости от вида материала для кровли и планируемых нагрузок;
лежень представляет собой брус, аналогичный мауэрлату, лежащий на внутренней перегородке. В него опираются центральные стойки. У висячей стропильной системы двухскатной крыши, устройство которой несколько отличается от наслонной, этот элемент отсутствует;
затяжка соединяет между собой две противоположные стропильные ноги в висячей системе, образуя вместе с ними треугольник. Служит для того, чтобы они не разъехались;

Стропила двускатной крыши

стойки подпирают конек и упираются в центральную несущую стену здания. Они принимают часть нагрузки всей кровли и передают на стену. Изготавливают стойки из бруса;
подкосы соединяют стропильные ноги с жесткими несущими элементами: стойками и затяжками. Это в несколько раз увеличивает жесткость конструкции;
обрешетка набивается на стропила двускатной крыши сверху. Делают ее из досок толщиной до 30 мм. Может быть сплошной, разреженной и из листовых материалов. Обрешетка несет функцию опорной плоскости для кровли, а также придает дополнительную жесткость всей стропильной системе двухскатной крыши. Устройство обрешетки того или иного типа зависит от требований, предъявляемых к кровельному материалу;

Стропильные системы наслонного типа

конек – это брусок, соединяющий все стропильные ноги в местах их крепления друг к другу в верхней части крыши. Он имеет горизонтальное расположение;
свесом называется, выступающая за стены до 40 см, часть стропильных ног. Он нужен для того, чтобы дождевая вода не мочила стены;
кобылки – это дощечки, прибиваемые к стропильным ногам в случае отсутствия свеса. Они играют роль удлиняющих элементов.

Полезный совет! Использовать кобылки предпочтительнее, чем делать длинные стропильные ноги. Сгнившую кобылку заменить гораздо проще и дешевле. Ведь в этом случае не придется разбирать всю кровлю.

Стропильные системы висячего типа

Установка стропильной системы

Считается, что поднятие наверх всех материалов является самой сложной процедурой. Однако новые технологии и методики обеспечивают сборку стропильной конструкции на земле с последующим ее подъемом на кровлю. Устройство надежной стропильной конструкции предполагает использование только качественного материала.

Стропильная нога имеет стандартный размер 50х150х6000 мм. При превышении длины балки расчетного показателя в 6 м ширина доски должна быть 180 мм. В случае игнорирования этого показателя не избежать надлома балки вследствие собственного веса.

Следующим этапом является монтаж стропил – временное крепление посредством стяжки. При этом важно соблюдение точности шага балок. Его обязательно указывают в проектной документации. После монтажа стропильных ног осуществляют крепление конька. Его производят уголком, скобами из металла или болтами.

Последний вариант особенно популярен, так как зарекомендовал себя как весьма надежный способ. В случае комбинации висячих и наклонных стропил следующей процедурой является обустройство промежуточных опор для наклонных балок.

Установка мауэрлата

Мауэрлатом называют опору для наклонных стропильных балок. Он представляет собой деревянный брус (150х150 мм). Благодаря мауэрлату нагрузка крыши на стены осуществляется более равномерно.

Вследствие чего этот элемент применяется как своеобразная подложка под конструкцию стропил, которая размещается по длинной стороне постройки. Возможное провисание балок исключается благодаря специальной решетчатой конструкции из стоек, ригеля, подкосов. Такая конструкция использует обычные доски (150х25 мм).

Мауэрлат укладывается по верхнему краю несущих стен с обеих сторон (внутренней и внешней). Необходимо обеспечить максимально прочное крепление, чтобы исключить отрыв элемента от стены под воздействием силы ветра. Брусья укладываются поверх слоя гидроизоляции – от верха перекрытия.

Как правильно разогревать горячую кровельную битумную мастику.

Цены на разные виды отливов для крыши есть в этой статье.

Под балки двухскатной крыши мауэрлат подкладывается отдельными частями. Все составляющие соединяются металлическими планками и болтами. Итак, система двухскатной стропильной крыши является прочной, надежной конструкцией для строения. Она обеспечивает легкость и стойкость кровли, особенно в российских климатических условиях.

Самым оптимальным методом является чередование наклонных и висячих стропил. При утеплении и гидроизоляции чердачного пространства стропильная система двухскатной крыши позволяет использовать чердак как жилое помещение.

Видео о стропильной системе двускатной крыши: