Главная » Двускатная » Схема стропильной системы мансардной кровли. Затяжка и подкосы. Основные схемы и элементы стропильной системы.

Схема стропильной системы мансардной кровли. Затяжка и подкосы. Основные схемы и элементы стропильной системы.

Правильно сконструированная и собранная согласно технологии, крыша служить барьером, предотвращающим проникновение внутрь дома холодного воздуха и влаги. Снаружи невооруженным взглядом мы видим только малую часть конструкции – кровельное покрытие. Но каркас крыши, который является наиболее важным компонентом, выполняет основные опорные функции и принимает на себя воздействие ветровой и снеговой нагрузок.

Чтобы он не деформировался в результат эксплуатации, необходимо правильно рассчитать величину сечения его элементов и определить расстояние между ними с учетом веса кровельного материала, уклона и климатических условий. В этой статье мы расскажем, что собой представляет стропильная система двускатной крыши дома, из чего она состоит, как проектируется и собирается своими руками.

Стропильная система для двускатной крыши дома – система взаимосвязанных опорных элементов, которые в совокупности составляют каркас конструкции. Она изготавливается из древесины или металла в соответствии с расчетом нагрузок, которые будут воздействовать на них в процессе эксплуатации. Стропильный каркас кровли выполняет следующие функции:

Придает кровельным скатам необходимый уклон. Традиционную форму в виде равностороннего прямоугольника двухскатной крыши придает именно стропильный каркас, формирующий уклон между основанием кровли и ее коньком. Расположенная под углом поверхность, позволяет снегу и воде свободно соскальзывать со ската.
Распределяет нагрузку от веса кровельного пирога. Вес кровельного пирога с учетом снеговой нагрузки может достигать до 500 кг/м2, поэтому двухскатная кровля подвергается интенсивной нагрузке особенно в зимний период. Стропила двускатной крыши равномерно распределяют вес, который на них ложиться, а затем передают нагрузку на несущие стены и фундамент дома.
Служит основой для крепления термоизоляции и кровельного материала. Стропильный каркас кровли служит своеобразным скелетом конструкции, вокруг которого строится ее «тело». Между стропильных ног должна устанавливаться термоизоляция, а на обрешетку фиксируется кровельное покрытие, которое защищает от проникновения влаги.

Обратите внимание, что конструкция стропильной системы двухскатной крыши достаточно сложна для проектирования и сборки, особенно если у мастера не хватает опыта. Ведь чтобы она была способна выдерживать интенсивные нагрузки, нужно правильно рассчитать сечение стропил и шаг стропил, учитывая уклон и длину скатов, используемый кровельный материал, а также составить чертеж, по которому будет выполняться сборка.

Виды

Стропильные системы отличаются по многим факторам, их состав зависит от особенностей планировки деревянного или кирпичного дома, совокупного веса кровельного пирога, материала, из которого изготавливается каркас, а также вида кровельного покрытия. Важной характеристикой конструкции считается их несущая способность, определяющая, какой вес они могут выдержать без деформации. По характерным особенностям различают следующие виды стропильных систем:

Важно! Скользящая стропильная крыша – еще одна разновидность каркаса, которая отличается тем, что стропильные ноги устанавливают на мауэрлат не с помощью жесткого крепления, а используя подвижную опору. Скользящее крепление позволяет кровле менять в пределах запаса хода размеры в процессе усадки деревянного дома.

Состав

Устройство стропильной системы двухскатной крыши любого из перечисленных видов представляет собой совокупность вспомогательных и опорных элементов. Они распределяют равномерно вес кровельного пирога, а также компенсируют распирающие и изгибающие нагрузки, возникающие между ними. Сечение, длина и шаг стропил определяются с помощью инженерного расчета, учитывающего вес кровельного пирога, климатические условия в регионе строительства, а также уклон конструкции. В состав стропильного каркаса двухскатной кровли обычно входят следующие элементы:

Мауэрлат. Мауэрлатный брус установить на наружные стены дома, на которые опираются кровельные скаты. Он служит для смягчения давления на опоры и равномерного распределения нагрузки от веса кровельного пирога. Он изготавливается из прочного бруса с сечением 150х150 мм или 200х200 мм и крепится к верхнему поясу стен с помощью анкерных болтов или длинных металлических шпилек.
Лежень. Это аналог мауэрлата, только он устанавливается на внутренние несущие стены, а на него нужно выставлять вертикальные стойкий для монтажа конькового прогона.
Стропильные ноги. Этим термином обозначают элементы каркаса, которые изготавливаются из досок с сечением 150-40 мм и устанавливаются под углом к основанию крыши, формируя угол наклона ската. Какое делать расстояние между стропилами, их длину и толщину определяют с помощью расчета, учитывающие совокупные нагрузки, которым они подвергаются в процессе эксплуатации.
Затяжка. Затяжкой называют балки, которые располагают горизонтально и связывают между собой ноги одной стропильной пары, чтобы снизить распирающую нагрузку на наружные стены конструкции. Ригель – это затяжка, установленная под самым коньком конструкции.
Стойки. Стойкой называется вертикальный брус, выставленный на лежень для поддержки конькового прогона. Определить какое расстояние должно быть межу стойками просто, ведь оно повторяет шаг стропил.
Подкосы. Диагонально расположенные подпорки, поддерживающие стропильные ноги посредине или в нижней части, предотвращая их прогиб, называют подкосами.

Учтите, что определить, как правильно расположить элементы стропильной системы может только расчет временных и постоянных нагрузок, которым они будут подвергаться в процессе эксплуатации. Вычисление совокупного веса кровельного пирога помогает определить верное расстояние между стропилами, вычислить их длину и необходимую толщину.

Расчет

Расчет стропильной системы двухскатной крыши строиться на том, что в фронтальном размере она имеет форму равностороннего треугольника, вычислить стороны которого легко можно с помощью простых тригонометрических формул. Эти несложные вычисления помогают определить оптимальное расстояние между стропилами, их толщину и длину. Расчет конструкции выполняют в следующей последовательности:

Определяют конструкцию и уклон кровли. Существуют различные способы выбора вида и уклонности кровельной конструкции. Этот параметр зависит от климатических условий и эксплуатационных характеристик выбранного кровельного материала.
Определяют совокупную нагрузку на конструкцию. Для этого суммируют постоянные нагрузки (вес кровельного покрытия, свой вес каркаса, термоизоляции и перекрытий) с временными нагрузками (снеговая нагрузка, ветровая нагрузка), умножают на поправочный коэффициент, учитывающий уклон скатов, а затем прибавляют к этой цифре 10-15%, чтобы каркас имел некоторый запас прочности.
Вычисляют длину стропильных ног. Для этого пользуются теоремой Пифагора, ведь стропильная ферма представляет собой равносторонний треугольник. Получатся, что квадрат длины стропильной ноги равен сумме квадратов высоты крови и половины длины заложения. Зная, как рассчитать длину стропил, можно вычислить высоту конька.
Определяют сечение элементов. Оптимальное сечение элементов выбирают по таблицам в соответствии с длиной стропильных ног и расстояния между ними. Чем это показатели больше, тем толще должно быть стропило.

Помните, что перед тем, как рассчитать стропила на крышу, нужно определиться с основными параметрами конструкции. В частности, необходимо точно знать высоту конька и уклон крыши, а также размеры перекрываемого помещения. Результатом выполнения расчета элементов крыши должен стать подробная схема стропильной системы, отражающая их размеры и углы между ними.

Технология сборки

Перед тем, как монтировать каркас крыши, необходимо выполнить расчет параметров ее элементов, основанный на вычислении совокупной нагрузки на конструкцию, а также создать подробный чертеж, отражающий его результаты. Имея перед собой схему каркаса, качественно осуществить монтаж стропильной системы двухскатной крыши намного проще. Технология сборки конструкции подразумевает следующую очередность:

Сначала на верхний пояс наружных стен, на которые будут опираться скаты укладывают мауэрлат, а на внутренние перегородки, если система наслонная, монтируют лежень. Эти элементы должны прочно фиксироваться с помощью анкерных болтов или шпилек.
Затем выполняют крепление стропил. Они фиксируются с помощью гвоздей к мауэрлату, а также соединяются между собой с помощью металлической накладки. Стоит напомнить, что в стропилах изготавливают выпил под мауэрлатный брус, а не наоборот. Сначала выполняется установка стропил, располагающихся с краю, чтобы по ним выставить уровень, по которому будут выравниваться остальные пары.
После установки стропил следует поставить вспомогательные опорные элементы, которые буду их поддерживать – подкосы, затяжки, схватки. Чтобы надежнее зафиксировать ригель, его конец делают с выступом в половину толщины бруса и подрубают его к стропилу, фиксируя гвоздями в нескольких местах.
Поверх стропильных ног приколачивают обрешетку, на которую фиксируется кровельный материал. Материал и шаг обрешетки выбирают в соответствии с характеристиками кровельного материала и уклоном крыши.

Помните, что грамотно сконструированная и качественно собранная стропильная система – залог прочности, надежности и долговечности двухскатной кровли. Поэтому не пренебрегайте помощью профессиональных кровельщиков и проектировщиков при создании проекта кровельной конструкции для вашего дома.

Видео-инструкция

Устройство мансардной крыши позволяет ощутимо увеличить полезную площадь и рационально организовать пространство малоэтажного дома. Однако ее строительство нередко пугает домашних мастеров слишком сложным и трудоемким процессом. Опасаться не стоит, ведь результат обеспечит красивой крышей и удобными дополнительными помещениями. А для того чтобы итог работы радовал хозяина и домочадцев, нужно знать, по каким правилам сооружается стропильная система мансардной крыши, каким способом ее проще и лучше устроить.

При упоминании мансардных крыш мы моментально вспоминаем пятиугольную двухскатную конструкцию внушительных размеров над срубом, бетонными или кирпичными стенами. Зрительная память подсказывает, что у скатов ее непременно должен быть разновеликий уклон, т.е. нижняя часть крыши просто обязана быть намного круче, чем верхняя. Из-за разницы в углах наклона формируется выпуклый излом, подаривший крыше народное название «ломанной». Термин обоснованно перекочевал в технические определения мансардных сооружений. Он отражает суть привычного стандарта в устройстве, но с конфигурацией зачастую не имеет ничего общего. Несмотря на то, конструкция всех мансардных крыш в обязательном порядке включает две части, визуально их наличие не всегда можно определить.

Чисто по внешним показателям преобладающее количество мансардных конструкций можно разделить на:

Треугольные крыши, нижняя и верхняя часть которых имеет равнозначный уклон. Внешне они напоминают традиционные двухскатные сооружения без изломов в плоскости скатов.
Пятиугольные крыши со скатами, имеющими выпуклые углы. Эта категория ярко проявляет наличие в конструкции двух состыкованных частей.

В обеих указанных разновидностях стропильная система состоит из двух водруженных друг на друга ярусов. Нижнее сооружение формирует полезное пространство жилой мансарды высотой от 2 до 2,5м, чтобы перемещаться внутри него было не затруднительно. Второй ярус создает форму верха крыши, ему позволено быть произвольной высоты.

Варьируя угол наклона верхних и нижних стропильных ног, можно получить оптимальную на собственный взгляд форму крыши. Считается, что лучше всего выглядит пятиугольная мансарда, углы которой соприкасаются с воображаемой окружностью.

Отметим, что принцип строительства ломанной крыши подходит не только для двухскатных стропильных систем. Интерпретируя базовый метод мансарду можно организовать в вальмовых, односкатных, шатровых и прочих кровельных конструкциях.

Иногда под мансарду переделывают уже существующее сооружение, в возведении которого не использовалась «ломанная» технология. Однако эти крыши априори к мансардному разряду отнести нельзя. Правда, никто не мешает при достаточной мощности стропильных ног использовать ригели скатных стропильных систем в качестве потолочных балок, а опоры дополнительных прогонов в качестве бруса для обшивки мансарды.

Выяснили, что главный признак мансардной крыши это наличие двух смежных стропильных конструкций, соединенных в треугольник или пятиугольник симпатичной хозяину формы. В их строительстве используется типовые :

Наслонная, согласно которой строят нижний ярус мансарды и используют в устройстве верхней части.
Висячая. В соответствии с ней строят только верхнюю часть конструкции.

Если для упрощения разрез мансардной крыши разделить на две половины, внизу получится трапеция, а вверху треугольник. Наклонным сторонам трапеции разрешено быть исключительно наслонными, а сторонам треугольника наслонными и висячими.

Базовые схемы стропильных систем

«Классикой жанра» по праву считается пятиугольная схема стропильной системы мансардной крыши со стойками-подпорками, образующими стенки внутреннего помещения. Ее разрез условно делится на простейшие геометрические фигуры. В центре прямоугольник, по бокам которого расположены два зеркально развернутых прямоугольных треугольника, сверху равносторонний треугольник.

Стандартная мансардная конструкция

Наслонные стропила нижней части конструкции опираются внизу на мауэрлат, а верхней пяткой на правый или левый прогон. Часть каркаса мансардной крыши, венчающую сооружение, выполняют висячие стропильные арки. Их дополняют бабкой-подвеской посредине, если им предназначено перекрывать пролет более 3м. Бабку нельзя соединять с затяжкой арки врубкой, как опорную стойку. Ее работа заключается в предотвращении провисания затяжки – это не опора, а подвес.

Подпорки-стойки наслонных стропилин нижней части опираются через лежень на перекрытие. При необходимости увеличить устойчивость под подпорки монтируют подкосы. С лежнем и прогонами стойки соединяются врубками, места соединения дублируются металлическими уголками и зубчатыми пластинами. Если перекрытие бетонное, под лежень подстилается битумная гидроизоляция. Лежень может быть уложен не на перекрытие, а на кирпичные столбики или на выравнивающие доски. При устройстве мансарды по деревянному перекрытию можно вообще обойтись без лежня и врезать стойки непосредственно в балки.

На довольно крутые нижние части скатов мансардных крыш практически не действует снеговая нагрузка, осадки ведь на них не задерживаются. Однако у круто установленных стропилин есть другая беда — порывистые ветра будут стремиться перевернуть и сорвать крышу. Поэтому к креплению системы к мауэрлату отнестись нужно очень серьезно. В мансардной ситуации к стенам скрутками привязывается каждая стропилина, а не через одну, как у обычных скатных конструкций.

Способ выноса стропил за линию стены

Нередко бывает, что запланированная мансардная конструкция формирует слишком узкое внутреннее пространство. Его можно расширить путем выноса стропильных ног за пределы стен. Т.е. опираться стропильная нога будет не на мауэрлат, а на балки верхнего перекрытия. Этот случай по идее вообще не нуждается в мауэрлате. Зато усиливающие подкосы в схеме с выносом стропилин применяют беспрекословно, потому что под крайней частью боковых треугольников никакой опоры нет совсем.

Установку мауэрлата можно упразднить, а вот заливка монолитного ж/б пояса для крепления балок к кирпичным стенам весьма желательна. Балки перекрытия к монолитному поясу крепятся анкерами, в них врубаются опорные стойки максимум на 1/3 толщины бруса. Важный момент: вынос стропилин за стену просто обязан сформировать карниз для деревянных домов шириной не менее 0,5м, для бетонных и каменных минимум 0,4м.

Технология сооружения стропильной конструкции с выносом стропильной ноги за стену:

Устанавливаем крайние балки перекрытия, определяющие контур карнизных свесов. Т.к. перекрытие будет нагруженным, сечение балок принимаем от 150×200мм. Если при укладке стартового бруса выявится, что стены не формируют идеальный прямоугольник, стремимся изменением положения балок исправить огрехи.
По натянутым между закрепленными крайними балками шнуркам укладываем и фиксируем остальные бруски. Контролируем высоту и шаг укладки балок перед креплением. Расстояние между элементами перекрытия равно шагу между стропильными ногами. Для утепленных крыш оптимальный шаг установки стропилин 0,6м, потому что он равен ширине . Если стропила будут монтироваться с подобной частотой, их можно сделать из доски 50×150мм.
От левого и правого края откладываем расстояние, равное длине короткого катета прямоугольного треугольника. В отмеченных точках аккуратно стамеской выбираем гнезда на треть высоты балки под крайние опоры.
Изготовим опоры путем вытески шипов. Их нужно сделать по размерам выбранных гнезд. Для изготовления угловых опор подойдет брус сечением 100×150мм, из него же следует сделать две несущие опоры для фронтонных сторон крыши. Под рядовые стойки достаточно бруса 50×100 мм. Материал для опорных элементов должен быть длиннее проектной высоты на длину шипа, но лучше на 10см на случай ошибок при стеске.
Устанавливаем угловые стойки и скрепляем их временными распорками. Соединяем стойки шнуркой.
По шнурке отвесом выверяем в балках точки выборки гнезд под рядовые опоры и выбираем указанные отверстия.
Устанавливаем рядовые стойки и две несущие опоры в центрах фронтонов мансарды.
На установленные опоры укладываем прогоны — доски сечением 50×150мм. Крепим прогоны уголками. Необязательно использоваться столько же гвоздей, сколько в уголках отверстий. Достаточно двух-трех на каждую плоскость. В результате укладки доски получается каркас стен будущей мансарды.
Соединяем установленные друг против друга опоры брусками, прикрепив их к прогонам уголками. Эти элементы будут выполнять функцию ригелей, работающих на растяжение. Потому для их изготовления потребуется пиломатериал 1го сорта сечением 100×150мм. Под каждый установленный ригель нужна временная опора из дюймовки 25×150мм.
Сверху ригели временно скрепляем все той же дюймовкой, отступив от краев каркаса 20-30см. Временный редкий настил из одной-двух-трех досок нужен для удобства монтажа верхней части стропильной системы.
Делаем из дюймовки шаблон для стропилин нижнего ряда. Для этого прикладываем доску-заготовку к торцу прогона и балки. Затем очерчиваем линии пазов, вдоль которых предстоит отпилить излишки. Примеряем, при необходимости подтесываем излишки.
По шаблону изготавливаем стропильные ноги. Если есть сомнения в безупречности строительства, то выпилить для начала лучше только верхний паз. Поместив стропилину на положенное ей место, можно будет потом скорректировать нижний паз по факту без нежелательной порчи материала.
Устанавливаем торцовые стропильные ноги, которые нужно будет опять соединить шнуркой.
Ориентируясь на шнурку монтируем стропильные ноги нижнего яруса мансарды.
Аналогично изготавливаем шаблон для верхней части стропильной системы. Для того чтобы найти линию верхнего спила, временно нашиваем на фронтонную опору доску.
Делаем зеркального собрата для предыдущего шаблона. Опираться стропила верхнего яруса будут друг в друга.
Примеряем оба шаблона на крыше. Если все в норме, изготавливаем по ним требующееся количество верхних стропилин из доски 50×150мм.
Сооружаем верхний ярус стропильной системы.
Для того чтобы ригели не провисали, монтируем к каждой верхней ферме бабки требующегося размера. Жестко пришиваем их только к коньковой зоне, низ не должен быть жестко закреплен.

Дальше стропильные ноги прикручиваются к стенам проволочными связками. Затем устанавливается каркас фронтона, по которому его нужно обшить. В завершении монтируется обрешетка с шагом, соответствующим характеристикам кровельного материала.

Метод с каркасными модулями

Технология отличается от предыдущего способа тем, что на перекрытие устанавливаются не отдельные опоры, а полностью подготовленные к креплению модули-блоки боковых стен будущей мансарды. Блочный метод устройства стропильной системы позволяет оптимизировать строительство мансардной крыши, потому что сооружение модульных элементов производится на земле. В спокойных условиях без ощущения высоты достичь точности узловых соединений легче.

Процесс устройства блочной мансардной крыши:

По заранее сделанному проекту изготавливаем рамы стенок мансарды. Продольные брусья по этой методе играют роль прогонов и лежней. Их вместе со стойками раскладываем на ровной площадке и отмечаем при помощи угольника гнезда под опоры боковых стен. По отмеренным линиям делаем пропилы.
Вырезаем на стойках шипы, размер которых обязан соответствовать размерам гнезд.
Соединяем продольный брус с вертикальными стойками, получаем две модульных рамы – это стенки мансарды.
Поднимаем рамы наверх, устанавливаем на предназначенное место. Временно фиксируем положение стенок распорками, затем прикрепляем их к балкам перекрытия скобами.
Стамеской выбираем на краях балок гнезда для установки нижнего ряда стропил. Расположить их надо в одну линию. Чтоб соблюсти геометрию проще сначала наметить их бензопилой, потом доработать стамеской.
Верхний стропильный ярус мансарды выполняем на земле, примерив предварительно заготовки к установленным элементам. Для точности подгонки к торцу будущей крыши временно прибиваем доску так, чтобы один ее края четко повторял центральную ось стропильной системы. Основание верхнего мансардного треугольника выполняет функцию растяжки. Длина его равняется расстоянию между наружными вертикальными плоскостями установленных рам. По краям растяжки выбираем гнезда, а на нижних пятках стропилин шипы.
Собираем стропильные фермы верхнего яруса, для надежности монтируем дополнительный ригель, коньковый узел усиливаем треугольной леревянной накладкой.
Пока не переместились на крышу, делаем заготовки стропильных ног. Примеряем их к разложенным на земле рамам. «Раскроить» их удобнее одним махом, прихватив несколько штук струбциной. Выпиливаем только верхний скос с учетом того, что опираться он будет частично на стойку стенки, частично на растяжку верхних стропильных ферм.
Примеряем нижнюю стропилину к торцу. Прорисовываем в зоне ее нижней пятки форму шипа, повторяющую конфигурацию гнезда в балке. Выпиливаем шипы.
Перемещаем на крышу фермы верхнего яруса и стропильные ноги нижнего яруса. Монтируем сначала фермы, прикрепив их к верхней обвязки стенок скобами, затем стропила нижней части, прикрепив их к балкам перекрытия все теми же скобами.

Последующие этапы строительства крыши выполняются по стандартным правилам. Подробно ознакомят с описанными принципами сооружения стропильной системы чертежи для мансардной крыши, наглядно представляющие конструкцию. Благодаря производству соединений врубкой вполдерева увеличивается прочность и жесткость каркаса в целом, что позволит не монтировать дополнительные подкосы.

Минус метода заключается в том, что готовые модули довольно тяжело транспортировать на крышу. Чтобы перенести туда собранные блоки без применения грузоподъемной техники потребуется минимум 4 человека.

Дощато-гвоздевая стропильная система

Строить мощную мансарду над небольшими дачными домиками нецелесообразно, но сэкономить место на малогабаритном участке все же хочется. Для хозяев небольших строений есть отличный вариант – легкая дощато-гвоздевая наслонная конструкция. Способ должен понравиться приверженцам экономии, потому что в сооружении не используется цельный брус.

Для изготовления каждого из опорных элементов используются две доски, между которыми установлены дистанционные отрезки бруска. Формируемая брусками полость объясняет, почему система легка в сравнении с цельными собратьями. Для обеспечения пространственной жесткости устанавливаются ветровые схватки, соединяющие опоры со стропильными ногами. Свой вклад в усиление конструкции в свою очередь внесет обрешетка.

Народный способ разработки макета

Для успешного результата работы очень желателен проект. Не факт, что представленные чертежи с размерами подойдут для обустройства конкретного дома. Типология в строительстве сейчас совсем не приветствуется. Если нет вообще никакой документации, лучше сделать хотя бы набросок будущей крыши, не забывая о высоте потолков в мансардном помещении. При этом:

Следует соблюдать пропорции, ведь слишком большая мансарда может превратить небольшой дом в несуразную, похожую на гриб постройку.
Нужно помнить, что нижняя часть мансардной крыши строится с использованием наслонных стропильных ног, а они оптически занижают свес и перекрывают верхнюю часть высоко расположенных окон. Ощутимого эффекта нависания не будет при устройстве мансарды по схеме с выносом стропил.
Не стоит забывать, что высота мансардного помещения обязана обеспечить свободу передвижения. Именно этот ориентир требуется для правильного определения высоты стоек мансардных стенок.

Подобрать наилучшие пропорции крыши можно народным шаблонно-макетным способом. Согласно ему на ровной просторной площадке раскладываются бруски или доски, повторяющие контур строения в реальную величину. Меняя углы, передвигая составляющие, можно добиться оптимальной конфигурации. Элементы нужно зафиксировать гвоздями и тут же померить длины балок, стропил, затяжек, стоек. Полученные размеры помогут в изготовлении шаблонов.

Расчеты и планировку стропильной системы под мансардную крышу продемонстрирует видео:

Приведенные нами базовые варианты и схемы устройства мансардной стропильной конструкции помогут определиться с выбором оптимального типа стропильной конструкции.

Вальмовая крыша относится к четырехскатным конструкциям, образует четыре ската, два из которых в форме трапеции своими верхними гранями соединяются на коньковом прогоне, а боковые скаты образуют треугольники. Эти треугольные скаты носят название вальма.

Данный эскиз не только поможет визуализировать будущую кровлю, но и станет своеобразной инструкцией по ее возведению. Кроме того, данный чертеж поможет определиться с необходимым количеством строительных материалов.

Сложная вальмовая крыша

Схемы сложных вальмовых конструкций, предусматривающих наличие дополнительных элементов типа мансардных окон или эркера, не сильно отличаются от представленной выше. Основные расчеты и порядок формирования стропильной конструкции остается прежним.

При наличии в вальмовой крыше мансардных окон важно учитывать шаг стропильной системы и вычесть площадь окон из общей площади. При создании крыши с эркером, то есть крышей над пристройкой, башней к дому, производится стыковка вальмовой конструкции с какой-то иной: двускатной, шатровой и т.д. Для этого в стропильную систему вносятся необходимые дополнения в виде дополнительных опор для данной пристройки.

Любая сложная многосоставная кровля проектируется и монтируется как соединение простых элементов и данный случай не является исключением. Все дополнительные элементы примыканий к вальмовой крыше должны рассчитаться отдельно и быть внесены в общий план.

Конструкция вальмовой крыши при своем проектировании основывается на достаточно сложных расчетах. От их точности зависит успех в ее возведении и эксплуатационные характеристики. Поэтому так важно не пренебрегать созданием схем и чертежей при обращении к данному типу кровли.

Чердачное помещение, оборудованное под мансарду, является одним из вариантов увеличения полезной площади дома. Крыша такого помещения должна быть прочной, а ее стропильная система выдерживать большие нагрузки.

При строительстве мансарды используется стропильная система, которая отличается формой и типом конструкции. Кровля может быть:

Двухскатная. Самый простой способ монтажа конструкции - симметричная щипцовая крыша.

Она имеет фронтальный вид в форме треугольника. Если ширина дома не превышает 6 метров, то угол наклона в такой крыше может быть в пределах 45 градусов. При ширине дома более 6 метров угол должен быть увеличен до 60 градусов.

Виды двускатных стропильных конструкций

Преимуществом такой мансардной крыши является легкость и быстрота монтажа, надежность конструкции и ее возможность выносить значительные нагрузки.

Конструкция двускатной мансардной крыши

Недостатком является маленькое пространство внутри помещения, что не позволяет спроектировать большую мансарду

Установка стропильной системы двускатной крыши

Трехскатная и четырехскатная. Имеет еще другое название - несимметричная, имеющая скаты разного наклона и длины.

Стропильная система четырехскатной (шатровой) крыши

Преимуществом такой кровли является красивый дизайн и оригинальность.

Четырехскатная крыша одноэтажного дома

Недостатком служит то, что такая крыша стоит намного дороже и имеет сложную форму, которая требует скрупулезного расчета.

Несимметричная крыша

Ломаная двускатная. Скаты такой мансардной конструкции имеют две части, расположенные под разными углами наклона.

Схема устройства стропил ломаной крыши

Преимуществом ломаной кровли является то, что в этом варианте можно использовать чердачное помещение под мансарду с максимальной отдачей. Кроме этого, стропильная система ломаной мансардной крыши является наиболее экономичной.

Полувальмовая. Один из видов двускатной кровли. Характерностью является два ската (вальма) над фронтальной частью кровли.
Вальмовая. Представляет собой трапециевидные скаты с обеих сторон длинной крыши и треугольные скаты с обеих сторон короткой.

Схема стропильной системы вальмовой крыши

Преимуществом полувальмовой и вальмовой крыш является то, что они, благодаря отсутствию фронтонов, способны нести значительные нагрузки. Они имеют низкую парусность. Стропильная система таких крыш дает возможность монтировать свес значительных габаритов, который будет служить защитой от атмосферных явлений. Конструкция таких крыш более прочная.

Недостатком является сложность при монтаже. Вальмы уменьшают общее пространство мансарды. Вальмовые и полувальмовые крыши требуют наличия окон, которым надо уделить особое внимание еще на этапе проектирования. Окна, расположенные в самом скате, проще в изготовлении и монтаже, но должны быть закрыты при атмосферных осадках. Вертикальные оконные проемы намного удобнее, но их оборудование и монтаж намного сложнее.

Проектирование стропильной системы для вальмовой крыши

Материал для стропильной системы

Материалы, которые используют для изготовления несущих элементов конструкции, должны быть прочны, выдерживать перепады температур, иметь небольшой удельный вес и обладать стойкостью к влаге. Наиболее приемлемым материалом является древесина. Под изготовление конструкции выбирают хвойные породы с высокой прочностью и минимально поддающиеся гниению. Такими могут быть лиственница, сосна или ель. Готовый брус необходимо обработать антисептиком и огнеупорным материалом. Также, стропильная система крыши может быть изготовлена из клееного бруса, но это повлечет увеличение длины прогона.

Стропильная система может изготавливаться из легких металлических конструкций. Такой вариант крыши легко монтируется, прост в эксплуатации и уходе, но стоит значительно дороже.

Стропильная система система из металла на болтовых соединениях

Основой, на которую монтируют внутреннюю и внешнюю обшивку чердачного помещения, является стропильная конструкция. Часто встречаются случаи, когда внутреннее пространство между кровлей и обшивкой служит для прокладки разного рода коммуникаций.

Коммуникации стропильной системы

Конструкция состоит из следующих частей:

Стропила. Являются одним из главных элементов каркаса всей конструкции. От их формы и количества зависит угол наклона ската, схема, устойчивость и прочность конструкции.
Прогоны. Предназначены для соединения стропил.
Мауэрлат. На него монтируются стропила. Выполняет функции фундамента для всей мансардной конструкции, равномерно распределяя нагрузку на здание по всему своему периметру.
Обрешетка. Обшивочный материал, монтируемый на стропила, на который крепится кровля. Кроме этого, увеличивает жесткость всей конструкции.
Конек. Место верхнего крепления скатов мансардной кровли.
Опорная стойка, подкос. Распорные элементы, которые укрепляют стропила.
Лежень. Брус между фронтальной стеной и перекрытием. Монтируется параллельно коньку. Служит основой для крепления подкосов и стоек. Придает прочности и устойчивости стропилам.
Затяжка. Крепежная деталь, предназначенная для фиксации стропил.
Кобылки. Кусок бруса, который удлиняет стропилы, чтобы сделать свес крыш необходимой длины.
Свес крыш. Нижняя часть кровли, которая выходит за стены. Предназначена для предохранения стен и фундамента от воздействия атмосферных осадков.

Основные элементы стропильной системы

Ломаная мансардная конструкция и ее расчет

Мансарда с ломаной крышей является наиболее используемой, так как площадь под кровлей можно использовать с максимальной пользой. Эталонной считается схема, в разрезе которой находятся элементарные фигуры: прямоугольник - по центру, равносторонний треугольник - вверху, два прямоугольных треугольника по бокам. Чертежи такой конструкции просты в расчетах. Общая схема и отдельные чертежи перед началом расчетов наносят на бумагу.

Чертеж ломаной мансардной крыши

Ломаная крыша рассчитывается по элементам:

расчет угла, под которым будет установлена кровля;
определение размеров коньковых и боковых стропил, а так же элементов для их усиления;
вычисление размеров обрешетки;
расчет площадей скатов;
определение массы материалов, необходимых для кровли;
вычисление нагрузки и массы утеплителя;
установление необходимой дистанции между стропилами.

Важно!
Угол, под которым устанавливается кровля, должен находится в пределах 30 градусов в ее верхней части и 60 градусов - для боковых стропил.

Конструктивная схема двускатной мансардной крыши

Длина боковых стропил вычисляется по формуле. Имеем исходные данные: 0.5 м - карниз крыши, 2.5 м - высота опоры, 60 градусов - угол наклона. Применяем формулу вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника.

L = карниз + высота / cosinus 60 = 0.5 + 2.5 / 0.5 = 5.5 метра.

Длина для коньковых стропил вычисляется по формуле для равностороннего треугольника. Допустим, что основание или же затяжка составляет 4 метра, углы А у основания соответствуют углу наклона коньковых стропил, что составляет 30 градусов, в вершине треугольника угол развала составляет 120 градусов.

L = затяжка / 2cosinus А = 4 / 2х0.86 = 2.3 метра.

Для монтажа ломаной мансардной конструкции выбираются минимально допустимые размеры сечения для стропил: 50 х 100 мм. Для определения веса стропильного материала выбирают среднюю величину плотности дерева при влажности 18 процентов. Это составит 0.5 тонны на куб.м.

Особенности монтажа стропильной системы для ломаной крыши

Плотность и шаг обрешетки зависит от материала кровли. Для мягкой кровли монтируется фанерная обрешетка по всей поверхности стропил. Для полужесткой и жесткой кровли больших размеров ставится уплотненная или редкая обрешетка. Под полужесткую кровлю большого размера необходимо стелить сплошной слой обрешетки. В основном, обрешетка монтируется через каждые 25-35 см. Ширина доски около 25 см.

Для расчета площади, конструкция делится на геометрические фигуры. Их площади считаются отдельно каждая, потом все данные суммируются. Для ломаной мансардной конструкции площадь делится на 4 части: 2 боковые, 2 коньковые. Вычисляют площадь каждой, увеличивают в 2 раза и потом все складывают.

Вычисление веса кровли является обязательным элементом. Примерный вес 1 кв.м. кровли может составлять: шифер - от 11 до 14 кг, мягкая черепица - от 9 до 16 кг, оцинкованная жесть - от 3 до 6 кг, керамочерепица - от 50 до 70 кг.

Таблица удельных нагрузок кровельных материалов

Средняя нагрузка для ломаной кровли должна составлять не менее 200 кг на метр погонный. Это обеспечит сдерживание снеговой нагрузки и ветра на всю конструкцию. Кроме этого, существуют коэффициенты поправки, которые зависят от наклона конструкции: до 25 градусов коэффициент равен 1, от 25 до 60 градусов - 1.025, от 60 градусов и выше - отсутствует.

Дистанция между стропилами устанавливается разной, в зависимости от покрытия кровли. Если стропилы изготовлены с сечением 50х150 мм, то примерный шаг между ними может составлять:

для керамочерепицы, шифера, ондулина - 80 см;
для металлочерепицы - 60 см;
для профнастила - 90 см.

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Теперь о составляющих системы и их назначении:

Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
Лежни — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

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 . 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.

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.

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).

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

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.

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.