Как сделать двухскатную крышу дома

Система стропильного типа

Устройство стропильной системы крыши дома.

Организация стропильной системы является следующим этапом строительства несущего каркаса крыши дома. Чтобы сделать стропильные фермы своими собственными руками, необходимо заготовить сухой пиломатериал, который не будет поддаваться деформации во время эксплуатации.

Ферма состоит из двух стропильных ног и нижней стяжки, которая крепится к ногам при помощи болтов или анкерных элементов, которые можно легко сделать только своими собственными руками. Каждая готовая стропильная ферма должна быть установлена и закреплена на опорном брусе, сделать который предельно легко.

Для этого в мауэрлате необходимо проделать нужное количество пазов правильного размера, в которые и будут вставляться стропила, собрать которые совсем несложно. Шаг между стропильными фермами зависит от итогового размера кровельной конструкции дома, но чаще всего такой шаг нужно делать не более 1 м. В некоторых кровельных конструкциях может потребоваться использование стропил вертикального типа. Как правило, это относится только к тем крышам, высота которых превышает три метра.

Деревянная система обрешетки является идеальным связующим элементом каркасной конструкции, но до организации такой системы необходимо позаботиться об устойчивости установленных стропил. Для этого в верхней своей части они закрепляются при помощи конькового бруса, а по нижней части делается временная обвязка, которая демонтируется после организации системы обрешетки. Обрешетку можно смело считать предельно важным элементом каркасной конструкции крыши дома, ведь именно от этого элемента зависит надежность крепления кровельного материала.

Шаг обрешетки зависит от угла наклона крыши и материала, которым она впоследствие будет покрываться.

Стропильная система делится на два основных типа: сплошную и промежуточную, и правильный выбор зависит только от выбора самого кровельного материала. Все листовые и плотные материалы кровельного типа требуют наличия промежуточной обрешетки, которая выполняется с определенным шагом между досками или брусками.

Все кровельные материалы мягкого или рулонного типа нуждаются в обрешетке сплошного типа, что нужно для качественного монтажа и эксплуатации материала. К примеру, мягкая черепица не может монтироваться на промежуточную обрешетку, ведь это станет следствием провисания и порчи кровельного материала.

Такие материалы, как шифер, металлическая черепица или листовая оцинковка, могут монтироваться на промежуточную обрешетку, шаг между элементами которой зависит от используемого кровельного материала. К примеру, металлическая черепица требует крепления в определенных местах, что говорит о правильном расположении элементов обрешеточной системы. Правильнее всего перед организацией обрешетки сделать просчеты, которые позволят организовать правильную конструкцию всего каркаса.

Материалы для подшивки свесов крыши

Верхняя часть свесов кроется вместе с кровлей, а вот чем обшить нижнюю? Разнообразие материалов для этого сводится к трем – дерево, пластик или металл. Каждый имеет свои преимущества и недостатки.

Раньше считалось, что дерево более экологично и дешево, а металл прочен и долговечен. Но появился пластик, затмивший эти два материала своими преимуществами. Да, дерево естественней, но уже давно не дешевле. Деревянная подшивка кровли при взаимодействии с влагой, с которой постоянно ей придется контактировать, будет портиться, иметь неприглядный вид, придется периодически красить и обрабатывать от сырости и горения.

Для облегчения строительства в этой области созданы специальные конструкции – софиты. Это уже готовый каркас и планки (типа вагонки), с помощью которых производится подшивка свесов крыши снизу.

Материал должен обеспечивать надежную защиту карнизной части кровли, ее утепление, оберегание от атмосферных осадков и проветривание пространства под кровлей.

Изготавливают их из различного материала на любой вкус заказчика:

• меди;
• алюминия;
• оцинкованной стали с нанесенным полимерным покрытием;
• поливинилхлорида (пластик ПВХ).

Элементы висячих стропил и факторы, влияющие на их выбор

Жилые дома, в основном, имеют в своей конструкции внутренние опорные несущие стены, поэтому применение висячих стропил в них, напрямую связанно с будущим обустройством мансарды. Висячая стропильная система, по сравнению с наслонной, является более сложной. Сложна операция изготовления не только самих стропил, но и монтаж их на стену. При использовании наслонных стропил узлы конструкции собираются вручную из легких элементов. В случае с висячими стропилами, собранная, громоздкая конструкция подается на крышу краном, либо разбирается внизу, подается вручную наверх и собирается заново.

Простейшая стропильная ферма представляет собой треугольник, состоящий из двух стропильных ног, упертых друг в друга и затяжки. Получившаяся конструкция – распорная, но на наружные стены сооружения распор не передается ввиду его нейтрализации затяжкой. Таким образом, в висячей стропильной системе, на стены сооружения передаются только вертикальные усилия, горизонтальные отсутствуют, что делает конструкцию узлов опирания на стены достаточно простой.

Затяжка сооружается либо из деревянных брусьев, либо из металлических планок, а месторасположение зависит от типа кровельной конструкции. Например, при возведении крыши мансардного типа затяжки устанавливаются у основания стропильной конструкции и являются балками перекрытия. Мауэрлат в такой системе не является необходимой частью конструкции. Он может заменяться доской, которая кладется на гидроизоляционную основу, и служит для выравнивания стропильных ферм относительно горизонта, а также для предотвращения смятия древесины в районе узла опирания фермы.

Перед началом проектирования висячей стропильной системы необходимо учитывать следующие важные факторы:

• климатический регион, сюда входит учет снеговых и ветровых нагрузок, а также общее количество атмосферных осадков;
• вид кровельной системы (односкатная, двухскатная, шатровая, вальмовая и т.д.);
• угол наклона ската крыши;
• вид кровельного перекрытия (шифер, металлочерепица, профнастил и пр.).

Зная вышеперечисленные факторы нагрузок, рассчитывается сечение стропильных ног и ширина пролета висячих стропил. Устройство висячих стропил во многом зависит от применяемой конструкции и характеризуется наличием дополнительных элементов таких как: подкосы, ригели и бабки.

Конструкция висячих стропил во многом зависит от длины пролета в сооружении и наличия или отсутствия мансардного помещения на чердаке.

Виды стропильных систем

Конструктивные системы стропильной кровли могут быть трёх видов:

1. Наслонные стропила.
   Стропила опираются по двум сторонам. Снизу – на мауэрлат, сверху – на ригель. В качестве промежуточных опор могут использоваться стойки и подкосы. Чаще всего используются в зданиях с небольшим расстоянием между торцами или при возможности поставить стойки или стену посередине мансарды.
   При больших пролётах стропил (больших расстояниях между продольными стенами) могут дополнительно использоваться стойки, подкосы или затяжки.
   Наслонные стропила просты в расчётах.
   Обычно самым мощным элементом такой системы является ригель, который несёт на себе половину нагрузки от всей конструкции кровли.
2. Висячие стропила.
   При отсутствии возможности использования ригеля в качестве верхней опоры, разумно использовать эту стропильную систему.
   Висячие стропила опираются только на мауэрлат, а в верхней точке соединяются между собой с помощью накладки.
   Эта стропильная система работает под нагрузкой как ферма. Наибольшее давление приходится на наружные стены. Возникает горизонтальная сила – распор, которая может привести к смещению стен. В конструкции висячих стропил распорное усилие воспринимает затяжка, которая стягивает стропильные ноги и не даёт им разъезжаться.Висячие стропила классифицируются в зависимости от месторасположения затяжки:1) Треугольная трёхшарнирная арка.
   Затяжка и стропила образуют треугольник. Затяжка располагается в уровне перекрытия;2) Треугольная трёхшарнирная арка с подвесом.
   При большом пролёте стропил затяжка может не пройти по требованиям прогиба. Чтобы предотвратить её провисание, затяжку подвешивают к коньку. Но при такой системе, так же, как и при системе наслонных стропил, посередине мансарды образуется ряд стоек;3) Треугольная трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой.
   Затяжка располагается чаще всего в уровне потолка мансардного помещения. Такая схема менее выгодна с точки зрения работы конструкции. Чем выше расположена затяжка, тем больший распор она воспринимает.
   Висячие стропила должны рассматриваться как треугольная ферма, что усложняет расчёт.
3. Комбинированные стропила.
   К комбинированной системе можно отнести распорные наслонные стропила. Они нуждаются как в установке ригеля, так и в затяжке. В отличие от предыдущих вариантов, в которых стропила к мауэрлату крепятся шарнирно, здесь стропильная нога крепится жёстко, поэтому в системе возникает распор. Для такой системы мауэрлат должен быть надёжно прикреплен к стене, а сама стена быть прочной и толстой. Отличным вариантом стане выполнение по периметру железобетонного пояса.

Типы стропильных систем

Перед тем как сделать двухскатную крышу дома своими руками, нужно определиться с конфигурацией стропильной системы. Для этого следует учесть площадь и особенности строения дома.

Строительные системы делятся на 2 основных типа:

• Висячая. Для относительно компактных домов без несущих стен, возведённых внутри здания. Стропила крепятся под углом без конька и стоек. Опираются на наружные несущие стены. Для повышения прочности затяжки монтируют на удалении до 50 см от верхней части. Затяжками могут выступать балки перекрытия (исходя из высоты крыши).
• Наслонная. Выдерживает более высокие нагрузки, подходит для больших домов, требует наличия несущей стены внутри здания. Конструкция обязательно включает лежень, конёк и стойки. Иногда функцию стоек выполняет кирпичная стена, разделяющая чердак на 2 части.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши ‒ Основные элементы кровли

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши, состоит из множества элементов. Монтаж следует начать только, после подробного изучения каждого из них, а также, правильного определения, оптимального их сечения. Поэтому, далее, мы подробно разберем каждый элемент, кровельного сооружения…

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Мауэрлат

Во время монтажа элементов, под металлочерепицу или другого покрытия, рекомендуется использовать брусы, с сечением 150 на 150 или 200 на 200 мм. Именно такие размеры, позволяют более качественно распределить нагрузку. Далее, требуется определиться с способом закрепления конструкции. Он зависит от стройматериала стен здания. Существует несколько, оптимальных вариантов фиксации:

Схема крепления мауэрлата к стене

1. Каркасные, брусовые или бревенчатые стены, как правило, не требуют установки мауэрлата. Например, в каркасном здание, опорой для стропильных ног, служит верхняя обвязка стен. А вот у дома из бруса или бревна, мауэрлатом является, верхний венец. И в первом, и во втором случае, главное, выполнить грамотно и надежно, закрепление элементов к стенам.
2. При сооружение кровли на зданиях из легких бетонов, нужно дополнительное обустройство. К легким бетонам, относят следующие стройматериалы: пенобетон, шлакобетон, керамзитобетон и т.п. Подобные стены быстро разрушаются, если опереть на них крышу, не равномерно. Для равномерного распределения нагрузки, требуется, по обрезу стен, провести заливку монолитного железобетонного пояса. Во время обустройства пояса, закладывается специальная проволока, шпильки или болты, на которые, далее, надежно крепят мауэрлат.
3. Для кирпичных коробок, железобетонный пояс, можно не делать. Для этих целей, чтобы соединить с обвязочным брусом, в кладку заводят проволоку. С ее помощью, далее, оборачивают мауэрлат вокруг и закручивают. Второй вариант – в кладку, за один ряд до обреза стен, с внешней стороны, заводят, пропитанные антисептиком, деревянные брусы. Далее, мауэрлат и брусья, скрепляют, с помощью скоб. Возможно также, использование шпилек и болтов, но для закрепления их, уже потребуется заливка монолитного пояса.

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стропила

После надежной фиксации мауэрлата, устанавливаются стропильные ноги. Оптимальное сечение стропильных ног, определяется, в зависимости от шага несущих балок, их пролета, снеговой нагрузки и будущего настила крыши. При монтаже каркаса, под металлочерепицу, при шаге, к примеру, в 600 мм, рекомендуется, в зависимости от пролета, соблюдать следующие параметры:

• 3 м – 40 на 150 мм;
• 4 м – 50 на 150 мм;
• 5 м – 50 на 175 мм;
• 6 м – 50 на 200 мм.

Таблица средних значений стропильных ног

Представленные параметры, имеют средние значения. Чтобы иметь более точные расчеты, лучше обратится к специалисту или дополнительно, прочитать и изучить, специальную литературу.

Выполнить качественно, фиксацию стропильных ног к мауэрлату, в основном, можно двумя способами:

• С зарубкой;
• без нее.

Крепление стропильных ног к мауэрлату с зарубкой и без

В первом варианте, выполняется запил на обвязочном брусе, а во втором, к стропиле прибивают специальную дощечку, которая становится упорным приспособлением. Далее, закрепление, для всех способов, выполняют одинаково. При помощи металлических уголков, наклонную балку, чтобы она не смещалась относительно проектного положения вдоль мауэрлата, надежно фиксируют. Или-же, дополнительно вбивают под углом, обычные гвозди.

Схема крепления стропил при помощи проволоки и на скобы

Помимо этого, требуется качественно, скрепить стропило со стеной. Правильное выполнение действий, предусмотрено в нормативных документах. В основном, производить скрепление, можно двумя способами:

1. На скобы (для деревянных построек);
2. При помощи скрутки из проволоки (для каменных стен дома).

Выполнять закрепление, по строительным нормативам, следует через одну ногу. Такой подход, позволит более надежно закрепить крышу к коробке, капитального строения. Если провести монтажные работы правильно, на должном высоком уровне, то можно не переживать за ее техническое состояние, даже в самый сильный ветродув.

Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стойки, стяжки, подкосы

Элементы стропильной системы двухскатной крыши, как стойки, стяжки и подкосы, в основном, делают из досок. Оптимальные параметры толщины, как правило, от 32 до 50 мм. Исключением, могут являться – стойки. Здесь уже, допускаются доски и большей толщины: от 50 до 100 мм. Как показывает практика, лучше всего, крепление производить на шпильки или с применением опорных брусков. Оптимальный вариант, в основном, зависит от конструкционных особенностей, кровельного сооружения.

Расчет двускатной крыши

Проводя расчет стропильной системы двухскатной крыши, изначально следует помнить о том, что угол наклона напрямую зависит от имеющихся архитектурных требований и выбранного кровельного материала:

• При условии обильных осадков и неплотном прилегании кровельного покрытия, целесообразно обустройство крутых скатов. Угол в них составляет порядка 35-40°, что исключает скапливание влаги и снега. Возведение чердачного помещения в такой ситуации не допускается. Как вариант – ломаная конфигурация, с резким уклоном снизу и пологим верхним основанием;
• Минимально допустимый угол начинается от 5°. В некоторых случаях возможно его увеличение вплоть до 90°;
• Пологие кровли актуальны для регионов с сильными ветрами. Угол уклона при этом может составлять 15-20°;
• Более всего выгоден промежуточный вариант – крыша не должна быть избыточно крутой, но и не слишком пологой;
• Помните, повышение угла наклона увеличивает парусность, что требует дополнительной затраты материала и, соответственно, влечёт большие затраты на возведение конструкции.

Что до площади крыши, то при расчётах стоит принимать во внимание следующее:

1. После нахождения площади одного ската результат следует удвоить;
2. Поскольку скат в идеале являет собой расположенный наклоненно прямоугольник, площадь его определяют путём перемножение длины с шириной;
3. Протяжённость ската аналогичная длине стены. К ней также добавляют выступ крыши над фронтоном – обязательно для каждой из сторон;
4. По ширине скат идентичен протяжённости стропильной ноги плюс длина того выступа, который имеет кровля касательно несущей стены.

Проектирование конструкции

Разработка конструкторской документации позволяет произвести расчет потребности материалов. На начальном этапе требуется задать угол установки стропил с учетом типа кровельного материала. Необходимо избегать сращивания балок, поскольку линия стыка снижает прочность каркаса. При определении потребности предусматривают запас материалов в пределах 10% (например, на случай брака при нарезке заготовок).

Проектирование двухскатной крыши.

Выполнение расчетов

Для проведения расчетов можно использовать онлайн-калькулятор, позволяющий:

• определить площадь крыши и массу каркаса (с учетом размеров бруса);
• высчитать угол установки скатов с учетом характеристик кровельного материала;
• найти длину направляющих и минимальное сечение бруса, который выдержит расчетные нагрузки;
• высчитать число вспомогательных элементов для выполнения обрешетки или заделки фронтонов.

Собственнику дома необходимо определить габариты помещения и толщину стен, от которой зависит сечение бруса несущей рамы. Если планируется установка слоя гидроизоляции или теплозащиты, то следует включить в расчеты материал на обустройство дополнительной обрешетки.

Как влияет угол наклона на длину стропильных ног

Имея оптимальный угол наклона крыши строителям надо рассчитать длину стропильных ног и высоту вертикальных стоек. Сделать это можно при помощи калькулятора. Рассмотрим пример расчета, так будет легче понять алгоритм действий. Как узнать интересующие параметры стропильной системы, зная угол наклона скатов?

Шаг 1. Нарисуйте на бумаге прямоугольный треугольник. Горизонтальный катет должен равняться половине ширины дома. К примеру, если ширина строения 8 м, то длина катета будет 4 м.

Схема треугольника

Шаг 2. Умножьте длину катета на тангенс угла наклона крыши. Обе величины нам известны. Если угол наклона 35°, то второй катет имеет размер 2,8 м. Это высота вертикальной стойки стропильной системы. Теперь нужно вычислить длину стропил.

Умножьте длину катета на тангенс угла наклона крыши

Шаг 3. Разделите длину нижнего катета (4 м) на косинус 35°. В нашем случае длина стропильных ног буде равна 4,88 м. Если с косинусом работать сложно, то длину гипотенузы можно узнать с помощью теоремы Пифагора. Сумма квадратов катетов равняется квадрату гипотенузы.

Разделите длину нижнего катета (4 м) на косинус 35°

Указание размеров на чертеже

К полученному значению длины стропилины следует добавить размер свеса, он зависит от архитектурных особенностей строения.

Стропильная система по указанным вычислениям

Наращивание стропильных ног и свесы

Установка мауэрлата

Началом сборки стропильной конструкции двухскатной крыши является установка мауэрлата.

 Крепление мауэрлата к верхнему краю стены зависит от типа дома:

• для кирпичного строения мауэрлат крепится к верхнему ряду кладки стены;
• у деревянного дома основанием для мауэрлата будет верхний венец;
• дома, возведенные из легких строительных материалов, таких как газо – или пенобетон, перед монтажом мауэрлата требуют возведения специального армированного пояса, в который устанавливают шпильки.

Связка стены и мауэрлата возможна несколькими способами:

• проволокой большого диаметра, которая закрепляется в кладке и двумя концами продевается через отверстия в доске мауэрлата и загибается;
• шпильками не менее 12 мм диаметром, на которые насаживается мауэрлат и закручивается гайками;
• крепление бруса возможно также анкерными болтами также диаметром 12 мм.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров. Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.