Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно

Новейшие строительные технологии предоставляют сегодня возможность реализовать любую архитекторскую задумку по конфигурации крыши частного дома. Тем не менее классическая двускатная форма, несмотря на многочисленные модные тенденции, остаётся популярной и востребованной. Основой двускатной крыши является стропильная система, поэтому важно грамотно и безошибочно рассчитать её параметры и технические показатели, чтобы обеспечить надёжность и долговечность всей структуре.

Содержание
  1. Разновидности стропильного каркаса двускатной крыши
  2. Видео: стропильная система двускатной мансардной крыши
  3. Видео: основные понятия о стропильной системе двускатной крыши
  4. Устройство стропильной системы двускатной крыши
  5. Как рассчитать стропильную систему двускатной крыши
  6. Таблица: значение коэффициента k для разных типов местности
  7. Таблица: нормативное давление ветра по регионам
  8. Таблица: значения нормативных снеговых нагрузок по регионам России
  9. Расчёт нагрузок на стропильную систему
  10. Таблица: определение угла по значению его тангенса
  11. Расчёт сечения, длины и шага стропил
  12. Таблица: стандартные размеры пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454–80
  13. Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил
  14. Таблица: сечение бруса для обустройства балок перекрытия и мауэрлата
  15. Видео: расчёт стропильной системы
  16. Технология монтажа несущей системы двускатной крыши своими руками
  17. Укладка мауэрлата и крепление к стенам
  18. Видео: крепление мауэрлата на армопояс
  19. Изготовление стропильных ферм или ног
  20. Установка стропил
  21. Видео: основные способы соединения стропильных элементов
  22. Видео: пошаговое сращивание стропильных досок
  23. Установка конька двускатной крыши
  24. Видео: простая установка стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу

Разновидности стропильного каркаса двускатной крыши

Двускатная крыша представляет собой конструкцию, у которой две прямоугольные плоскости, называемые скатами, установлены под заданным углом к стенам, а в качестве фронтонов выступают треугольные части здания.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Крыша с двумя скатами — самая распространённая конструкция, которая безупречно сочетается с любым ландшафтом и прекрасно защищает от непогоды

Двускатные формы крыш применяются на протяжении многих столетий. Они отличаются простотой в обустройстве, прочностью, высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и возможностью использования в различных климатических районах. Наиболее распространённые формы двускатных крыш — классическая, ломаная и асимметричная.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Для крыш с двумя скатами существует огромное разнообразие архитектурных и технологических решений

Видео: стропильная система двускатной мансардной крыши

https://youtube.com/watch?v=2fSdhbpgj7Y

Но в последнее время благодаря дизайнерским фантазиям и современным кровельным материалам частные дома всё чаще венчаются необычными двускатными конструкциями, которые становятся изюминкой экстерьера, притягивая взгляды своей оригинальностью и красотой.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Двускатные крыши с необычной стропильной конструкцией отличаются оригинальным внешним видом, однако такая их форма уменьшает полезную площадь чердачного помещения

Однако такие экстравагантные виды крыш нередко уменьшают полезную площадь подкровельного помещения, поэтому, планируя двускатную конструкцию, желательно всё же свои предпочтения сочетать с целесообразностью.

Стропильная система крыши — опора для кровли. Её основными элементами являются стропила, в верхней части соединённые между собой, а в нижней — опирающиеся на внешние стены. Главная задача конструкции — принять нагрузки и передать их на нижнюю обвязку: мауэрлат, балки перекрытия, прогоны, лежни. Степень жёсткости стропильного каркаса определяется размерами здания и его архитектурной сложностью, а также климатическими условиями местности.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Независимо от конфигурации стропильная система должна выполнять своё главное предназначение — принимать все нагрузки и равномерно передавать их через опоры на стены и фундамент

По строению несущую систему двускатной крыши разделяют на два вида.

  1. Наслонная конструкция. Состоит из стропил, опирающихся нижней частью на мауэрлат, а серединой — на промежуточные опоры, расположенные на расстоянии не более чем на 4,5 м от наружных стен. В такой системе все элементы работают на изгиб. Наслонные стропила устраиваются в зданиях с капитальными внутренними стенами, на которые укладываются лежни. Поверх них устанавливаются вертикальные стойки, удерживающие коньковый прогон, где и соединяются верхние края стропильных ног. Наслонное устройство используется чаще, чем висячее, благодаря простоте монтажа и надёжности.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Наслонная стропильная система монтируется чаще всего при необходимости перекрытия пролётов длиной до 7 м в зданиях с внутренними капитальными стенами
  2. Висячая система. Применяется, когда в здании не предусмотрены промежуточные перегородки, то есть стропила опираются на мауэрлат нижними гранями и связываются между собой в верхнем поясе врубками или гвоздями. Чтобы не допустить прогиба висячих стропил при недостаточном сечении, в верхней части конструкции устанавливают ригели. Расстояние между противоположными опорами при устройстве висячей системы не должно превышать 7 м. На больших пролётах посередине делают стойку и на стальном хомуте подвешивают к ней затяжку, что даёт возможность снять часть нагрузок, передающихся на стены.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Под висячий стропильный каркас мауэрлат прокладывать необязательно, достаточно положить на гидроизоляционный слой доску, чтобы выровнять поверхность и увеличить площадь опоры для стропил или ферм

Нередко помимо основных видов используется комбинированная стропильная система, включающая в себя отдельные звенья обеих конструкций.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
В комбинированной стропильной системе одновременно используются характерные элементы наслонных и висячих конструкций

По материалу стропильная система скатной крыши бывает:

  • деревянной, чаще всего из древесины хвойных пород влажностью не более 20–22%;
  • металлической, состоящей из ферм и прогонов;
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Стропильная система двускатной крыши изготавливается преимущественно из древесины, тем не менее в климатических регионах с повышенной влажностью рекомендуется устройство металлических или комбинированных стропильных каркасов
  • железобетонной — чаще всего для большепролётных зданий.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Стропильные железобетонные фермы представляют собой несущие конструкции повышенной прочности, которыми перекрывают большие пролёты

Роль стропильной системы столь велика, что во многих странах бытует праздник стропил, которому больше двухсот лет. Когда закончены все трудоёмкие этапы по возведению несущей конструкции крыши, строители вывешивают венок из мяты и дубовых листьев на самой высокой точке дома, символизируя этим, что готовы отчитаться перед заказчиками о проделанной работе и гарантируют безопасность здания.

Если вы решили возводить крышу своими силами, то начинать нужно с формирования эскиза и понимания особенностей двускатной конструкции в целом и каждого её элемента в отдельности.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Возведение двускатной крыши следует начинать с изготовления эскиза с нанесением на него основных габаритов здания

Видео: основные понятия о стропильной системе двускатной крыши

Устройство стропильной системы двускатной крыши

Как и любая крыша, двускатная конструкция состоит из несущей системы, которая включает в себя опорные и поддерживающие фрагменты, и ограждающей части, объединяющей все слои кровельного пирога. Основой для укладки кровельного пирога является стропильный каркас, от строения которого зависит форма крыши.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Все узлы стропильной системы должны обеспечивать прочность и надёжность конструкции, чтобы готовая крыша смогла выдержать расчётные нагрузки

В состав стропильной системы входят следующие элементы.

  1. Мауэрлат — опорный брус сечением не менее 100Х150 мм, удерживающий всю систему. Он укладывается по верхнему краю наружных стен, на которые будут опираться стропила, и передаёт на стены распределённую нагрузку.
  2. Стропила — парные составляющие каркаса из досок или бруса, образующие при монтаже треугольник — ведущий фрагмент скатной крыши. Сечение стропильных ног и шаг их установки зависят от укрывного материала и приходящихся на кровлю нагрузок. Опираются стропила на мауэрлат или балки перекрытия либо на верхнюю обвязку и верхние венцы в каркасных и рубленых постройках.
  3. Лежень — брус сечением 100Х100 или 150Х150 мм, который укладывается на внутренние стены дома (если имеются) и выполняет такую же роль, что и мауэрлат — распределение и передача нагрузки от веса крыши, только не на внешние стены, а на внутренние перегородки.
  4. Затяжка (подстропильная балка) — нижняя часть образованного парами стропил треугольника, связывающая их основания. Используется при возведении каркаса из висячих стропил.
  5. Стойки — вертикальные опоры, забирающие часть стропильных нагрузок на себя. Обычно изготавливаются из досок сечением не менее 25Х150 мм. Каркас со стойками сложнее в монтаже, но конструкция получается гораздо надёжнее.
  6. Прогоны — поперечины, скрепляющие стропильные ноги.
  7. Подкосы — поддерживающие звенья несущей системы крыши, которые соединяют стропила с остальными элементами конструкции, усиливая таким образом её жёсткость. Благодаря этому стропильная система обретает способность выдерживать большие нагрузки.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Чтобы понять, как работает стропильная система и выбрать правильно технологию монтажа, первоначально нужно ознакомиться со всеми её конструктивными узлами
  8. Конёк — место соединения стропильных ног. Он расположен горизонтально в самой верхней точке крыши и проходит через все пары стропил, получив за это название конькового хребта.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Коньковый прогон представляет собой горизонтальную балку, которую монтируют в самых верхних частях стропильных ферм
  9. Кобылки — отрезки досок для наращивания стропил. Используются, если длины стропильных ног недостаточно для обустройства карнизных свесов.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Применение кобылок позволяет использовать для изготовления стропильной конструкции доски и брусья меньшей длины, но главный плюс этих элементов заключается в возможности изменить линию свода крыши и сделать конструкцию более фигурной

Как рассчитать стропильную систему двускатной крыши

Основными параметрами расчёта стропильной системы будут следующие величины.

  1. Снеговая нагрузка. Рассчитывается по формуле S = µ · Sg, где S — искомая величина (кг/м²), µ — корректировочный коэффициент, зависящий от угла наклона крыши, Sg — нормативное значение веса снегового покрова для определённого региона, обозначенное в карте снеговых нагрузок, вложенной в СП 20.13330.2011.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    При расчёте стропильной системы необходимо использовать карту снеговых нагрузок, по которой легко определить номер района и правильно рассчитать нагрузку от снега зимой
  2. Ветровая нагрузка. Определяется по формуле Wm = Wo · k · c, где Wm — расчётная нагрузка на высоте установки кровли, Wo — нормативный напор ветра, определяемый по СНиП 2.01.07–85 и специальной карте, k — показатель силы ветра на заданной высоте для конкретной местности, c — аэродинамический коэффициент, обусловленный конфигурацией здания и крыши, который варьируется в пределах от -1,8 до 0,8.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Правильный расчёт ветровых нагрузок с использованием карты исключает ошибки при возведении двускатной конструкции
  3. Нагрузка от веса кровли, которая высчитывается путём суммирования веса всех слоёв кровельного пирога, укладываемых сверху стропил. Узнать массу каждого материала можно из инструкции производителя.
  4. Шаг и длина стропил.

Значение показателя силы ветра на необходимой высоте берётся из следующей таблицы.

Таблица: значение коэффициента k для разных типов местности

Высота здания, м Коэффициент k для различных видов местности
А В С
≤ 5 0,75 0,5 0,4
10 1,0 0,65 0,4
20 1,25 0,85 0,55
40 1,5 1,1 0,8
60 1,7 1,3 1,0
80 1,85 1,45 1,15
100 2,0 1,6 1,25
150 2,25 1,9 1,55
200 2,45 2,1 1,8
250 2,65 2,3 2,0
300 2,75 2,5 2,2
350 2,75 2,75 2,35
≥480 2,75 2,75 2,75
Примечание:

«А» — открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, а также пустыни, степи, лесостепи, тундра;

«В» — городские территории, лесные массивы и другие местности, равномерно покрытые препятствиями высотой более 10 м;

«С» — городские районы с застройкой зданиями высотой более 25 м.

Величина нормативного напора ветра Wo по климатическим регионам задаётся таблицей, приведённой в п. 6.5 СНиП 2.01.07–85.

Таблица: нормативное давление ветра по регионам

Ветровые районы Ia I II III IV V VI VII
Wo, кПа 0,17 0,23 0,30 0,38 0,48 0,60 0,73 0,85
Wo, кг/м² 17 23 30 38 48 60 73 85

Для определения нормативной снеговой нагрузки используется таблица из п. 5.2 того же документа.

Таблица: значения нормативных снеговых нагрузок по регионам России

Снеговые регионы I II III IV V VI VII VIII
Sg, кг/м2 80 120 180 240 320 400 480 560

Расчёт нагрузок на стропильную систему

Чтобы порядок проведения расчёта был более понятен, рассмотрим на его этапы конкретном примере. Допустим, что:

  • дом имеет размеры 8Х12, высоту от поверхности земли до конькового хребта 9 м и строится в Кемеровской области;
  • высота простой двускатной крыши из металлочерепицы запланирована на уровне 2,8 м от перекрытий с расчётом на то, чтобы оборудовать под кровлей тёплую комнату;
  • длина пролёта крыши равна 6,5 м;
  • выпуск стропил под карнизный свес составляет 0,5 м, под наружный водосток — 0,4 м;
  • подкровельное помещение будет оформлено в модном стиле с открытыми деревянными стропилами, то есть все слои кровельного пирога будут уложены поверх стропильных ног.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    При укладке всех слоёв кровельного пирога поверх стропил деревянная конструкция остаётся видимой внутри помещения и выполняет дополнительную декоративную функцию

Рассчитываем нагрузки на стропильную систему.

  1. Тангенс угла наклона скатов определяется как отношение высоты крыши к половине пролёта. Значит, tg α = Н / D = 2,8 / 3,25 = 0,861. По таблице тангенсов находим значение угла наклона крыши, которое в нашем примере равно 41°.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Для удобства проведения расчётов стропильной конструкции следует пользоваться чертежами с нанесёнными на них основными размерами
  2. Находим снеговую нагрузку по приведённой выше формуле S = µ · Sg. Коэффициент µ определяется углом наклона кровли: µ = 0,033 · (60 — α) = 0,033 · (60–41) = 0,628. Из карты снеговых регионов находим, что Sg = 168 кг/м2. Тогда S = 0,628 · 168 ≈ 106 кг/м².
  3. Вычисляем ветровую нагрузку на строящееся здание. Кемеровская область по карте ветровых нагрузок находится в третьей зоне. По таблице нормативного давления Wo = 38 кг/м², показатель k берём из колонки «В» приведённой выше таблицы (коттеджный посёлок в черте города) для высоты здания, наиболее близкой к исходному значению — k = 0,65. Тогда давление ветра будет равно Wo · k · c = 38 · 0,65 · 0,8 ≈ 20 кг/м². Аэродинамический показатель выбран равным 0,8 осознанно, так как угол наклона кровли превышает 30°, а в таком случае согласно п. 6.6 СНиП 2.01.07–85 ветер давит на крышу, поэтому в расчёт рекомендуется брать наибольшее положительное значение.
  4. Рассчитываем необходимую толщину утеплителя для нашего примера, поскольку именно от неё зависит нагрузка теплоизоляционного слоя на стропильную систему. Толщина слоя утепления рассчитывается по формуле Т = R · λ, где R — нормируемое тепловое сопротивление для конкретной местности согласно карте, вложенной в СНиП II-3–79, λ — коэффициент теплопроводности утеплителя. Например, для минераловатного плитного утеплителя «Роквул», укладываемого в выбранном нами регионе, λ = 0,04, R = 4,83. Таким образом, T = 4,83 · 0,04 = 0,193. Округляя до ближайшего кратного 5 см числа, получаем толщину слоя утепления в 20 см.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Для точного расчёта толщины утеплителя нужно использовать карту теплопроводности по регионам, вложенную в СНиП II-3–79
  5. Считаем величину нагрузки на кровлю со стороны утеплителя. Максимальное значение плотности материала равно 40 кг/м3. Следовательно, на единицу площади он будет оказывать давление, равное 40 · 0,2 = 8 кг/м2.
  6. Находим общую нагрузку от веса кровли на стропильную систему. Она будет равна суммарному весу кровельного покрытия (предположим, металлочерепицы), паро- и гидроизоляционной плёнки, сплошного настила, обрешётки и контробрешётки и утеплителя: Q = 5 + 0,3 · 2 + 5 + 20 + 8 = 38,6 ≈ 39 кг/м².
  7. Определяем суммарную нагрузку на стропильную систему как сумму снеговой и ветровой составляющей и нагрузки от кровельного пирога: P = 106 + 20 + 39 = 165 кг/м². Прибавляя запас прочности в 10%, получаем 165 · 1,1 = 181,5 кг/м².

Таблица: определение угла по значению его тангенса

tg α Угол α, град.
0,27 15
0,36 20
0,47 25
0,58 30
0,7 35
0,84 40
1 45
1,2 50
1,4 55
1,73 60
2,14 65
Примечание:

если угол покатости α ≤ 30°, коэффициент µ принимают за 1;

если угол α ≥ 60°, µ = 0;

если 30° < α < 60°, то µ высчитывают по формуле µ = 0,033 · (60 — α).

Расчёт сечения, длины и шага стропил

Основные параметры стропильных балок рассчитываются по следующему алгоритму.

  1. Длину стропильных ног вычисляем по теореме Пифагора: L = √H² + D², где H — высота кровли в коньке, D — половина пролёта. Подставляя значения из нашего примера, получаем, что L = √2,8² + 3,25² = √18,4 ≈ 4,3 м. Прибавляем ширину карнизного свеса 0,5 м и вынос под водосток 0,4 м, тогда L = 4,3 + 0,5 +0,4 = 5,2 м.
  2. Определяем сечение пиломатериалов для изготовления стропильных ног, ориентируясь на исходные и расчётные показатели. Воспользуемся формулами упрощённого расчёта: H ≥ 8,6 · Lmax · √[Qr / (B · Rизг)] при α < 30° и H ≥ 9,5 · Lmax х √[Qr / (B · Rизг)] для α ≥ 30°. Здесь Н — ширина доски (см), Lmax — максимально возможная рабочая длина стропил (м), B — произвольно взятая толщина доски (см), Qr — нагрузка на один погонный метр стропильной ноги (кг/м), Rизг — сопротивление древесины на изгиб (кг/см).
  3. Поскольку угол наклона у нас превышает 30°, то рассчитывать будем по второй формуле, но перед этим определим общую нагрузку на один погонный метр каждого стропила: Qr = A · Q, где A — шаг стропил (наибольшее значение, рекомендуемое производителем кровельного покрытия, в нашем случае оно равно 950 мм), Q — общая нагрузка. Таким образом, Qr = 0,95 · 181,5 ≈ 172 кг/м. Помимо этого, принимаем Rизг = 130 кг/см (согласно СП 64.13330.2011 для древесины II сорта). Поскольку стропильную конструкцию мы делаем из наслонных стропил, соединённых между собой в зоне конькового прогона, вся длина стропил считается рабочей, так что в качестве Lmax берём полную длину стропил.
  4. Подставляем все эти значения в формулу расчёта: H ≥ 9,5 · Lmax · √[Qr / (B · Rизг)] = 9,5 · 5,2 · √172 / (5 · 130) = 9,5 · 5,2 · 0,51 ≈ 25,2 см.
  5. В таблице находим подходящее значение ширины доски, равное 250 мм, и видим, что её толщина может варьироваться от 25 до 250 мм.

Таблица: стандартные размеры пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 24454–80

Толщина доски, мм Ширина доски, мм
16 75 100 125 150
19 75 100 125 150 175
22 75 100 125 150 175 200 225
25 75 100 125 150 175 200 225 250 275
32 75 100 125 150 175 200 225 250 275
40 75 100 125 150 175 200 225 250 275
44 75 100 125 150 175 200 225 250 275
50 75 100 125 150 175 200 225 250 275
60 75 100 125 150 175 200 225 250 275
75 75 100 125 150 175 200 225 250 275
100 100 125 150 175 200 225 250 275
125 125 150 175 200 225 250
150 150 175 200 225 250
175 175 200 225 250
200 200 225 250
250 250

Чтобы найти нужную толщину доски, смотрим таблицу зависимости сечения от длины стропил и шага, согласно которой при шаге 0,95 м, длине стропил 5,2 м и ширине 250 мм сечение пиломатериалов составит 75Х250 мм.

Таблица: сечение пиломатериалов в зависимости от длины и шага стропил

Шаг стропил, см Длина стропил, м
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
215 100Х150 100Х175 100Х200 100Х200 100Х200 100Х250
175 75Х150 75Х200 75Х200 100Х200 100Х200 100Х200 100Х250
140 75Х125 75Х175 75Х200 75Х200 75Х200 100Х200 100Х200
110 75Х150 75Х150 75Х175 75Х175 75Х200 75Х200 100Х200
90 50Х150 50Х175 50Х200 75Х175 75Х175 75Х250 75Х200
60 40Х150 40Х175 50Х150 50Х150 50Х175 50Х200 50Х200

Теперь осталось лишь проверить правильность расчётов, т. е. выполнение контрольного неравенства [3,125 · Qr · (Lmax³)] / [B · (H³)] ≤ 1. Подставляем значения: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 · 25³) = 0,64 ≤ 1, то есть неравенство выдержано, значит, сечение для стропильных ног подобрано правильно.

Попробуем уменьшить сечение, чтобы сэкономить на пиломатериалах. Возьмём, к примеру, доски 75Х200 мм. Подставляем числовые параметры: 3,125 · 172 · 5,2³ / (7,5 х 20³) = 1,26. Получилось значение, большее единицы, т. е. условие по прочности не соблюдено. Поэтому экспериментировать не будем, а возьмём за основу для закупки древесины сечение 75Х250 мм, полученное в результате строгого расчёта.

Осталось подсчитать количество стропил и уточнить их шаг.

  1. Количество стропил высчитываем как частное от деления длины ската на расчётный шаг, увеличенное на 1: 12 / 0,95 + 1 = 13,63 ≈ 14 пар.
  2. Корректируем выбранный шаг, для чего длину ската делим на количество стропил: 12 / 14 = 0,86 м.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Конечный шаг между стропилами определяется делением полной длины ската на количество стропильных ферм

Сделав все промежуточные расчёты, определяем количество пиломатериалов для стропильной системы. Для этого умножим длину стропил на их количество: 5,2 · 14 · 2 = 145,6 м. Добавляем запас в 10% и получаем 145,6 · 1,1 = 160 погонных метров.

Кроме параметров стропил нужно рассчитать сечение и количество бруса для мауэрлата. Поскольку к размерам балок перекрытия и мауэрлату особых требований нормативными документами не предъявляется, то воспользуемся справочной таблицей.

Таблица: сечение бруса для обустройства балок перекрытия и мауэрлата

Шаг установки балок перекрытия, м Сечение бруса для мауэрлата и балок перекрытия в зависимости от длины пролёта и шага установки балок при полной нагрузке 400 кг/м²
2,0 2,5 3,0 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 6,5
0,6 75Х100 75Х150 75Х200 100Х200 100Х200 125Х200 150Х200 150Х225 150Х250
1,0 75Х150 100Х150 100Х175 125Х200 150Х200 150Х225 150Х250 175Х250 200Х250

Полная нагрузка на мауэрлат будет равна сумме общей нагрузки на стропильную систему и веса стропил.

  1. Определяем вес стропил. Он равен массе 160 погонных метров доски сечением 75Х250. Сначала вычисляем объём древесины V = 160 · 0,075 · 0,25 = 3 м³. Используем для стропильной системы, допустим, сосну, плотность которой равна 520 кг/м³, тогда суммарный вес материала будет равен 3 · 520 = 1560 кг. В расчёте на единицу площади получим 1560 / (160 · 0, 25) = 39 кг/м².
  2. Суммируем данные для получения полной нагрузки на мауэрлат: 181,5 + 39 = 220,5 кг/м².
  3. Приводим данные таблицы в соответствие нашим расчётам значениям. Таблица сечения бруса рассчитана на нагрузку 400 кг/м², следовательно, все значения нужно умножить на поправочный коэффициент 220,5 / 400 = 0,55. Значит, ширина бруса должна быть равна 0,55 · 175 = 96,25 мм, а толщина — 0,55 · 250 = 137,5 мм. Таким образом, для мауэрлата потребуется брус сечением 100Х150 мм, а это согласно ГОСТ и СНиП является оптимальным размером. Увеличивать сечение больше расчётного нет смысла, чтобы не создавать ненужную дополнительную нагрузку на стены и фундамент.
  4. Рассчитаем объём бруса по формуле V = S · L, где S — сечение бруса, а L — необходимая длина: V = 0,1 · 0,15 · 2 · 12 = 0,36 м³.

Подведём итог: для создания стропильной системы двускатной крыши нам понадобится 160 погонных метров или 3 м³ сосновой доски II сорта сечением 75Х250 мм и 0,36 м³ бруса сечением 100Х150 мм.

Видео: расчёт стропильной системы

Технология монтажа несущей системы двускатной крыши своими руками

После окончания подготовительных работ, расчёта стропильной системы и закупки необходимых пиломатериалов можно начинать монтаж. Мы разделим его на несколько стадий и дадим описание каждой из них.

Укладка мауэрлата и крепление к стенам

Опорный брус укладывается по верхнему краю стен, на которые в дальнейшем будут крепиться стропильные ноги или фермы. В бревенчатых срубах функции мауэрлата выполняет верхний венец, а в кирпичных постройках или в домах из пористых материалов по всей длине опорных стен помещается отдельный брус. Поскольку типовая длина пиломатериалов обычно меньше длины стен, то участки мауэрлата сращивают, для чего брусья запиливают строго под прямым углом и связывают между собой болтами.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Брусья мауэрлата сращиваются прямым замком и скрепляются друг с другом болтами

Гвозди, деревянные нагели и проволоку для наращивания мауэрлата не используют, так как места соединения должны быть максимально прочными, способными выдержать большие нагрузки.

Видео: крепление мауэрлата на армопояс

Технология крепления опорного бруса предусматривает два способа:

  • со смещением в какую-либо сторону;
  • чётко посередине опорной стены.

Мауэрлат при этом нужно размещать так, чтобы до внешнего края стен оставалось не менее 5 см.

Укладывают брус на гидроизоляционную основу, в большинстве случаев рубероид, чтобы защитить его от намокания, гниения и повреждений. Для крепления мауэрлата к стене используют:

  • анкерные болты — лучше всего подходят для монолитных построек;
  • деревянные канты (нагели) — идеальны для срубов, поскольку установленные внутри брёвен, они хорошо сохраняют прочность деревянных стен. Нагели обычно применяются вместе с другими креплениями;
  • скобы;
  • арматурные стержни — подходят для газобетонных или пенобетонных строений;
  • шарнирное крепление — подвижный узел, допускающий смещение стропильных ног при усадке дома, предотвращая таким образом их деформацию, изгиб или разрыв;
  • отожжённую проволоку — применяется постоянно в виде добавочной фиксации мауэрлата.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Существует несколько методов фиксации мауэрлата к стене, которые обеспечивают надёжность крепления и устойчивость крыши даже при сильных ветрах

Изготовление стропильных ферм или ног

Изготавливать стропила и фермы можно двумя способами.

  1. Сборка прямо на крыше. Этот метод применяется нечасто, так как осуществлять замеры, подрезки и т. д. на высоте довольно проблематично.
  2. Формование на земле, когда фермы или пары стропил собираются внизу и уже готовыми изделиями подаются на крышу. В этом способе есть плюсы и минусы. Преимущество такого метода в удобстве и скорости изготовления, а слабое место в том, что вес готовых фрагментов получается весьма значительным, поэтому для поднятия их на высоту может потребоваться специальная техника и оборудование.

Перед изготовлением ферм или стропильных пар желательно сделать шаблон. Собранные по нему фрагменты стропильной системы будут более точными и одинаковыми.

Установка стропил

Готовые стропильные элементы поднимают на крышу и устанавливают на опору, используя для придания устойчивости временные распорки и подкосы. Для стыковки стропил с опорным брусом в нижнем поясе стропильные ноги запиливают по изготовленному заранее фанерному трафарету, чтобы обеспечить их плотное прилегание к мауэрлату.

Запил делают только на стропилах, чтобы срез не ослабил опорный брус.

Фиксируют стропила к опоре гвоздями, уголками, скобами или деревянными коротышами. Крепление должно быть надёжным и прочным, чтобы предотвратить смещение стропил вдоль оси мауэрлата.

Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
Крепление стропильных ног к мауэрлату является одним из самых важных соединений, от его прочности зависит долговечность крыши и безопасность людей, находящихся в доме

Видео: основные способы соединения стропильных элементов

Процесс установки стропил происходит в следующей последовательности.

  1. Монтаж начинают с установки ферм или стропильных пар на противоположных торцах крыши. После укрепления между ними протягивают бечёвку, которая обозначает линию конька и упрощает установку следующих фрагментов. Далее с рассчитанным шагом выставляют остальные стропильные элементы.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Уровень в виде натянутой бечёвки обозначит линию конькового хребта и упростит установку стропильных пар или ферм
  2. Когда стропила изготавливаются на крыше, после закрепления двух крайних пар сразу же монтируют опору конька — коньковый брус, к которому фиксируют не пары, а одиночные стропила. Однако здесь взгляды профессионалов расходятся. Одни предлагают устанавливать стропила в шахматном порядке, поскольку считают, что такая схема позволит более равномерно распределить и передать нагрузку на стены и фундамент. После монтажа одной части стропил устанавливают недостающие составляющие пары. Другие мастера предпочитают последовательное размещение каждой стропильной пары. Ну что ж, у каждого свои секреты, но при монтаже стропильного каркаса своими силами нужно исходить из простоты и удобства.
  3. Конструктивные элементы соединяют при помощи врубки с дополнительным креплением скобами.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Крепление стропил между собой и к коньковому прогону помимо врезок и врубок осуществляется железными скобами, металлическими уголками, саморезами и гвоздями
  4. При необходимости стропильные ноги удлиняют — косым прирубом с фиксацией мест соединения болтами, лобовым упором с накладками, встык, составным способом или сшивая стропила попарно.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Правильное сращивание стропил по длине гарантирует безопасность системы в различных условиях эксплуатации

Видео: пошаговое сращивание стропильных досок

Установка конька двускатной крыши

Коньковый узел формируют путём соединения стропил между собой в верхнем поясе. Варианты такого соединения следующие:

  • с укладкой опорного (конькового) бруса, что актуально для больших и сложных по форме крыш, так как коньковый брус впоследствии станет опорой для вертикальных стоек;
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    На самом верху стропильной конструкции для соединения стропил в одно целое укладывается коньковый прогон, который выполняет функцию несущего элемента
  • без использования конькового бруса;
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    При соединении конструктивных элементов без конькового прогона стропила срезаются под углом наклона скатов и крепятся гвоздями с добавочной фиксацией деревянными или металлическими накладками, а для большей жёсткости дополнительно соединяются затяжками
  • с набивкой между стропилами накладок для большей прочности конькового узла;
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Для обеспечения прочности между узлами крепления стропил к коньковому прогону устанавливают дополнительные бруски
  • посредством врубки;
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Врубка может применяться в комплексе с другими видами креплениями — «внахлёст», «шип-паз», накладками или металлическими уголками
  • шарнирным способом, когда коньковый прогон состоит из двух параллельных брусьев, расположенных на расстоянии друг от друга с соединёнными над ним стропилами, но не встык, а с расщелиной между ними, чтобы обеспечить подвижность стыковки и хороший вентиляционный зазор.
    Стропильная система двускатной крыши: рассчитываем и монтируем самостоятельно
    Шарнирный метод соединения стропил в коньковом узле используется нечасто, хотя он весьма прост в монтаже и позволяет стропильной системе балансировать при усадке несущих стен

Видео: простая установка стропильной системы двускатной крыши под металлочерепицу

Несмотря на лёгкость монтажа и несложный расчёт, обустройство стропильной конструкции двускатной крыши всё же имеет много нюансов. Но, взяв за основу инструкции производителей, нормативные акты и рекомендации, данные в этой статье, вы без труда сможете построить прочный и надёжный стропильный каркас для своего дома самостоятельно. Удачи вам.

Не пропустите:  Чем лучше покрыть крышу: кровельные материалы — обзор и сравнение
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: