Руководство по стропильной системы

Сортировка пиломатериала

Рассортируйте в три штабеля все имеющиеся на стройплощадке доски. Пометьте стрелками горб доски. В первый штабель сложите относительно ровные доски. Они пойдут для устройства каркасов и обрамлений. Во второй штабель сложите умеренно горбатые доски. Эти доски используйте для устройства балок и стропил, работающих под нагрузкой, направленной перпендикулярно их продольной оси. Направляйте горб этих досок навстречу нагрузке (в верх), тогда со временем эти доски выпрямятся и получат меньший прогиб, чем если бы они были изначально ровными. В третий штабель сложите кривые доски. Из них можно сделать связи и распорки, а при поперечной распиловке они сгодятся для изготовления мелких строительных деталей.

Выбор уклона скатов крыши

Уклон скатов крыши задается безразмерной величиной, углом наклона или высотой конька.

Безразмерная величина. Не зависит от единицы измерения, обозначает отношение высоты ската к его длине.

В странах с английской системой мер для вычисления уклона принято использовать прямоугольный треугольник с основанием постоянной длины равной 12 размерным единицам и переменной высотой. Например, крыша с уклоном ската 6 к 12 на каждых 12 дюймах длины поднимается на высоту 6 дюймов, на каждых 12 футах — на 6 футов, на 12 ярдах — на 6 ярдов, на каждых 120 см — на 60 см.

В странах с метрической системой мер используется прямоугольный треугольник с основанием 10 размерных единиц. Например, скат крыши с уклоном 6 к 10 поднимается на 6 см на каждых 10 см длины, на 60 см на каждых 100 см, на 6 м на каждых 10 м. Обычно этот уклон приводят к базе, вычисляемой в метрах, то есть основание треугольника принимают равным 1 м. Тогда уклон 6 к 10 записывается как 0,6 к 1, означающее подъем крыши на 0,6 м (60 см) на каждый метр увеличения ее длины.

В градусах. У ручных циркульных пил есть градусная шкала настроек угла пиления доски. Для перехода от безразмерной величины уклона к градусам используются: специальные таблицы, транспортир или плотницкий треугольник Свенсона. Угол наклона ската крыши можно выбрать заранее или высчитать калькулятором.

Высотой конька. Уклон крыши можно задать без выбора системы мер (английской или метрической) и без выбора угла наклона. Если нужно под крышей иметь чердачное помещение определенной высоты, то и уклон крыши задают в соответствии с этим параметром. Калькулятор вычислит углы для установки их на циркульных пилах.

Шаблон для разметки стропил

Изготавливается из куска фанеры с прямыми заводскими углами и двух ровных деревянных реек длиной 20–30 см.

Шаблон повторяет заданный уклон крыши. Например, для крыши с наклоном скатов 6 к 12 на фанере размечается прямоугольный треугольник с катетами 6 и 12 см. Однако для разметки досок, шириной 20 и более сантиметров, такого размера шаблона будет недостаточно, поэтому нужно увеличить его стороны в два или три раза. Умножение высоты и основания на коэффициент 3 даст треугольник с катетами 18 (6×3) и 36 (12×3) см пригодный для разметки широких досок.

Если уклон скатов задан углом наклона или высотой конька, то шаблон изготавливается уменьшением размеров стропильного треугольника полученных по расчетам калькулятора, делением на заданный коэффициент, например, уменьшением размера треугольника в 10, 15 или 20 раз. Калькулятор вычисляет размеры шаблона с основанием равным 300 мм. Можно использовать для разметки этот шаблон, а можно изготовить шаблон со своими размерами кратными размерам стропильного треугольника.

После выпиливания шаблона из листа фанеры прикрепите к его гипотенузе с двух сторон ровные дощечки для зацепа к размечаемой доске. Дощечки крепите с отступом от углов, чтобы они не мешали при использовании шаблона как направляющей для циркульной пилы при распиливании доски.

Размер коньковой доски и высота ее установки

Высоту коньковой доски делают равной вертикальному распилу примыкающих к ней стропил или большей. В обоих случаях сначала определяется длина вертикального разреза стропила.

На доску из которой будет изготовлено стропило навесьте шаблон стропильного треугольника, начертите линию отреза и измерьте ее. На доске из которой будет изготовлен конек отмерьте размер снятый со стропила, начертите линию вдоль доски. К этой линии стропила будут примыкать нижней кромкой вертикального разреза. Отрезать коньковую доску по черте или не отрезать зависит от внутренней отделки чердачного помещения. Если выступ будет мешать — отрезать, если нет — оставить.

Высота установки коньковой доски должна соответствовать высоте вычисленной калькулятором. Это высота от основания стропильного треугольника до нижней кромки стропила в коньке, то есть до черты, отмеченной на коньковой доске.

Начиная с торца дома разметьте коньковую доску под установку стропил. Разметка на коньке и на стенах должна совпадать. Для определения начальной точки разметки приставьте к стене длинный уровень и нанесите черту распила доски конька. Вместо обычного уровня можно использовать отвес или лазерный уровень

Разметка конька под устройство вальмы делается аналогично.

Установка рядовых стропил

Используются горбатые доски, которые нужно устанавливать горбом вверх.

Прицепите шаблон на край доски, которая будет верхом стропила и отчеркните верхний отрез. Можно сразу отметить и отрезать верх всех досок идущие на рядовые стропила, а можно каждое стропило размечать отдельно.

Отмерьте от нижней точки конькового разреза (A) расстояние равное диагонали стропильного треугольника и отметьте эту точку (B). Прицепите шаблон на нижнюю часть стропила, выровняйте его с точкой B и разметьте горизонтальную линию распила. Этой плоскостью стропило будет опираться на доску обвязки стены каркасного дома (или на мауэрлат каменных домов).

Отмерьте на линии вышедшей из точки B расстояние равное ширине доски обвязки (или ширине мауэрлата) плюс погрешность 0–1 см на кривизну доски обвязки стены каркаса (или мауэрлата) и плюс толщину обшивки каркасного дома. Отметьте эту точку (C).

Выровняйте шаблон с точкой C и отчеркните линию вертикального разреза. Отметьте точку D. Треугольник BCD образует опорный вырез в нижней части стропила. Далее от этой точки размечается карнизный свес. Если длины доски мало для устройства свеса, то разметку линии BC нужно делать длиной равной ширине обвязки (или мауэрлата), провести вертикаль от конца отрезка и обрезать по ней стропило. Карнизный свес в этом случае делается пришиванием кобылки.

Если длина доски позволяет, сделайте разметку карнизного свеса. Вычисления производите на стропильном калькуляторе. Задайте величину карнизного свеса включая в этот размер ширину доски обвязки (или мауэрлата) и если карниз будет подшиваться, то толщину досок подшивки. Например, вы хотите, чтобы крыша каркасного дома выступала от стены на 40 см, а карниз был обшит досками и сайдингом, то общая длина свеса включая доску обвязки стены, предположим 15 см, составит 55 см. Из общей длины свеса нужно вычесть толщину доски обшивки, предположим 2 см и ширину профиля сайдинга 1 см. Получим величину свеса крыши в горизонтальной проекции равную 52 см. Вводим этот размер в калькулятор в качестве основания стропильного треугольника, уклон крыши вводим такой же как в предыдущем вычислении для расчета большого стропильного треугольника. Калькулятор вычислит диагональ, которую нужно отложить от точки B до точки E. Шаблоном, выравненным с этой точкой, размечаем место нижнего вертикального отреза стропила. Если хотите подрезать низ карниза в горизонтальной плоскости, разметьте шаблоном и получите точку F. Длину линии EF сделайте какой нравится.

После разметки одного стропила, можно упростить действия по размете следующих стропил. К нижней части размеченного стропила приставьте ровную дощечку и перенесите на нее положение точек B, D, E и F. Далее приставляйте эту рейку к точке B на других стропилах и размечайте карнизный свес.

Установите стропило ровняя его точку A с линией или отрезом на коньковой доске, а точку B с кромкой доски обвязки (или мауэрлата). Для упрощения позиционирования стропила прикрепите струбциной к его нижней части временный брусок. Выставите на дисковой пиле угол наклона крыши полученный из калькулятора и опилите торец бруска. Брусок прикрепленный к стропилу будет помогать позиционировать стропило. Ставьте стропила поочередно с двух сторон конька. Выпиленные по одному размеру они будут выравнивать коньковую доску.

Вальма и ендова

Если центральное стропило вальмы сделать равным рядовому стропилу, то скат вальмы и скаты крыши получатся с равными углами наклона. На плане в торцах дома образуются одинаковые квадраты, в которых накосное стропило режет их по диагонали под углом 45°. Такое конструктивное решение упрощает строительство и экономит строительные материалы.

Если центральное стропило не равно рядовому, то наклон ската вальмы не равен наклонам скатов крыши и в плане накосное стропило режет прямоугольник под углом не равным 45°.

Для разметки накосного (диагонального) стропила вальмы изготовьте шаблон из фанеры. При работе в английской метрической системе и равных наклонах скатов и вальмы основание шаблона делают равным 16,97 размерным единицам. При работе в европейской десятичной метрической системе — 14,14 размерным единицам.

Для разметки накосного стропила, когда угол наклона вальмы не совпадает с углом наклона ската, возьмите размеры стропильного треугольника вальмы, рассчитанные калькулятором и уменьшите их в 10, 15 или 20 раз до размеров приемлемых для изготовления шаблона. Так же поступите, если уклоны крыши задаются углом или высотой ската, а не безразмерными единицами. Либо используйте размеры шаблонов предложенные калькулятором.

Для изготовления накосного стропила используются одиночные и спаренные доски. Методика, описанная ниже больше подходит для спаренных стропильных ног.

Высоту накосного стропила определите по высоте вертикального распила рядового стропила. Снимите с него размер и перенесите на линию вертикального распила накосного стропила.

Под укладку обрешетки в чердачных крышах выравнивается верхняя часть накосных стропил. В мансардных ещё и нижняя часть — под внутреннюю обшивку. Таким образом сечение накосного стропила получается в виде перевернутой буквы V. Величина углов скоса берется из калькулятора. Верхний и нижний торцы накосного стропила также делается в виде буквы V. Вверху для плотного примыкания к стропилам, внизу для подшивки карнизной доски.

Угол, на который нужно спилить верхнюю часть стропила назовем углом для опирания обрешетки. Его значение определяется по калькулятору. В крышах где угол наклона скатов равен углу наклона вальмы он будет одинаковым с левой и правой стороны стропила. Угол, на который нужно спилить нижнюю часть стропила равен верхнему углу. Если мансарда не будет обшиваться изнутри нижнюю часть накосного стропила подпиливать не нужно.

Установите диск циркульной пилы на величину угла опирания обрешетки полученного калькулятором и срежьте верхнюю кромку доски. Если нужно, сделайте второй разрез параллельный первому в нижней части стропила, на расстоянии высоты накосного стропила.

Верхний вертикальный срез в торце стропила сделайте, установив пилу на угол 45° для вальмы равной скату или на угол, показанный калькулятором, если угол вальмы не равен углу ската.

Разметку опорного выреза делайте аналогично такой же разметке на рядовом стропиле, только для рисования горизонтальных и вертикальных линий выреза используйте шаблон для накосного стропила. Сначала отмерьте от нижней точки торцевого скоса стропила (AW) расстояние равное диагонали вальмового стропильного треугольника (Gw) взятого из калькулятора и отметьте точку Bw. Навесьте на стропило шаблон и отчеркните линию BwCw. Её длина должна быть равна ширине доски обвязки каркасной стены (или ширине мауэрлата каменных стен). Измерьте эту ширину непосредственно на строящемся объекте и прибавьте к ней, если необходимо, толщину обшивки стен и погрешность на кривизну стен 0…10 мм. Из точки Cw с помощью шаблона начертите вертикальную линию разреза, точка Dw.

Линию BwCw пилите пилой с диском, поставленным на 0°, а линию CwDw под углом 45° если наклоны вальмы и скатов равны. На крыше, в которой наклон скатов и вальмы разный, выставляйте диск на тот градус, который показывает калькулятор. Заканчивайте разрез ручной пилой.

Если крыша не подшивается изнутри и в связи с этим накосное стропило не подрезается по высоте, его разметка немного изменяется. Делается все также, как и для подрезанного снизу стропила, только все измерения производятся от черты разметки высоты.

Накосное стропило сплачивается из двух досок гвоздями.

Стропило ендовы изготавливается аналогично стропилу вальмы. Они различаются профилем сечения и нижним концом. Ендову можно назвать вальмой вывернутой внутрь крыши. Углы примыкания верхних концов ендового и вальмового стропил к коньку и угол подрезания их нижних концов равен 45° если наклоны скатов и вальмы равны. Если наклоны скатов не равны угол рассчитывается калькулятором.

Нарожники

Нарожник по сути такое же рядовое стропило, отличающееся от него длиной и узлом стыкования к диагональному стропилу. Поэтому верх нарожников для вальм или низ нарожников для ендов подрезается под углом установки диагональных стропил вальмы и ендовы. Доска для нарожника размечается по шаблону, сделанному для скатов. Сначала размечается линия вертикального распила узла стыкования нарожников с диагональным вальмовым или ендовым стропилом. Для вальм и ендов с равными углами наклона скатов, дисковая пила устанавливается на угол 45° или -45° и отрезается верх (для вальм) или низ (для ендов) доски. Для вальм и ендов с разными уклонами скатов применяются два шаблона: один для уклона скатов, другой — для уклона вальмы или второго ската ендовы. Возьмите значения углов из калькулятора.

Нарожники вальмы

Нарожники ендовы

Узлы опирания на доску обвязки каркасной стены или на мауэрлат каменной стены делаются также как узлы опирания обычных стропил. Соответственно и разметка этих узлов делается так же. Размер диагоналей каждого нарожника снимите с крыши. Обычно к этому моменту накосные и ендовые стропила уже установлены.

Калькуляторы шаблонов для ручной разметки стропил крыши лежат здесь. Детальный расчет геометрии каждого стропила крыши реализован в других калькуляторах.

Смешение понятий, путаница в названиях — проблема, с которой сталкиваются при самостоятельном строительстве крыши. Внешне простая конструкция двускатной стропильной системы требует внимания к строению узлов. Можно найти стандартные размеры основных элементов, но без понимания принципов их соединения, правильный выбор сечения балок не гарантирует отсутствия проблем при эксплуатации кровли.

Стропильная система или стропило — это скелет крыши, конструкция, состоящая из стропильных ног, горизонтальных, наклонных и вертикальных элементов.

Стропило:

• является основанием для кровельного покрытия;
• принимает и перераспределяет нагрузки, включая снеговую и ветровую нагрузки, вес ковельного пирога, вес самого стропила;
• организует возможность для вентиляции и проветривания подкровельного пространства.

Двухскатная крыша

Такая крыша состоит из двух пересекающихся плоскостей, скатов. Плоскости могут отличаться линейными размерами, площадью, градусом наклона (уклоном). Пересекаясь, скаты образуют ребра. Часть фасада здания, заключенная между скатами кровли — щипец, отсюда второе название — двущипцовая кровля.

Треугольную форму крыше придают при помощи:

• стропильных ног;
• продольных балок, слег, в брусовом или бревенчатом доме.

За исключением некоторых рубленых зданий, главный несущий элемент двухскатной конструкции — стропильные ноги (стропилины), которые устанавливают под углом к горизонтали. Такой угол называют уклоном.

Плюсы конструкции

Устройство стропильной системы простой двухскатной крыши предполагает минимальное количество соединений (ребер). Здесь нет ендовы — пониженного пересечения скатов, по которому стекает вода в многощипцовых кровлях. Значит, меньше возможностей для протекания. При правильно подобранном угле и организованном вентилировании кровли классическая двущипцовая крыша сама избавляется от снежного покрова.

В конструкции только один вид стропильных ног. Устанавливают их попарно в одинаковом положении, поэтому простота монтажа дополняет список преимуществ.

Хуже двускатная кровля переносит ветровые нагрузки. Особое внимание при проектировании уделяют прочному креплению стропила к стенам дома, установке ветровых связей. Ветровые связи — это диагональные элементы, которые крепят под стропильные ноги, соединяя их. Связи воспринимают ветровые нагрузки, располагают их часто буквой V.

Примеры стропила двущипцовых крыш

Комбинирование дополнительных элементов, подкосов, стоек, изменяет устойчивость и прочность конструкции, позволяет перекрывать сооружения разной ширины.

• 
• 
• 

Небольшой дом. Пролет до 6 м. Висячее стропило

Часто строят здания с небольшим пролетом из-за размера участка. Для домов с пролетом до 6 м характерно отсутствие внутренних несущих стен. Решением становится висячее стропило, стропильная ферма, она не требует опоры под коньковым, верхним концом стропилины.

Мансарда

Мансардной называют крышу, скаты которой формируют часть стен жилого помещения.

На схеме стропильной системы жилой чердак двускатной крыши с арками висячих стропил.

Размеры связаны с конкретным случаем, типовым проектом не являются.

На схеме пример установки висячей стропильной системы:

• с нижней затяжкой;
• с двумя рядами угловых стоек;
• подкосами;
• ригелем.

Большой дом. Пролет более 10 м

Даже деревянные стропильные системы позволяют накрывать пролеты до 16 м шириной.

В данном примере большая кровля опирается на две дополнительные несущие стены. Система считается наслонной, если опоры разнесены не более чем на третью часть пролета.

Совмещение стропильных висячих ферм с металлическими опорами также вариант перекрытия большого пространства. Ширина цеха на фото 22 м.

Стропильная система двускатной крыши

Стропилины или стропильные ноги — диагональные балки, они принимают и передают на несущие стены нагрузки, которые испытывает крыша.

Пары стропилин соединяются верхним, коньковым концом, а нижним опираются или упираются в стену. Скелет скатной крыши не состоит только из стропильных ног. Прогоны, опорные балки, стойки и подкосы — существование стропильной системы без дополнительных элементов невозможно.

Несущие дополнительные элементы

Среди дополнительных элементов выделяют те, что участвуют в принятии нагрузок. Добавление подобных элементов распределяет нагрузки. А значит, прямо влияет на несущую способность всей стропильной системы и стропильных ног в частности.

При их применении вес кровельного материала, который сможет поднять стропило, можно будет увеличить, а толщину сечения стропилин уменьшить.

Прогон

Горизонтальный элемент, который поддерживает стропила, называют прогоном.

• располагается вдоль здания, поэтому его называют долевой балкой;
• передает нагрузки через стойки или ферму несущим стенам, закрепляет пространственную форму стропила.

Коньковый прогон — это балка под коньком.

Опорные балки

Мауэрлат и лежень — это горизонтальные элементы, которые устанавливают для опирания стропильных ног, стоек. Такие балки распределяют точечные нагрузки от стропил равномерно по всему верху стены.

Мауэрлат укладывают для опоры деревянных стропильных ног на стены из не деревянных материалов, он:

• принимает и распределяет распорное воздействие и вертикальные нагрузки;
• обеспечивает прочное крепление ног стропила к стене.

Лежень — горизонтальная балка, ее устанавливают на внутреннюю несущую стену или перекрытия поперек стропил. На лежень опираются стойки, он служит для равномерного распределения нагрузки, увеличивает пространственную жесткость конструкции в целом.

Стойки

Стойки — это вертикальные элементы, они принимают нагрузки от стропилин или прогонов и передают на опорные балки (лежень, балки перекрытий) или железобетонные плиты перекрытий.

Один из видов стоек — угловые опоры.

Подкос

Подкос — несущий диагональный элемент, располагают его под углом от 45 до 55° к горизонту. Подкос упирают в стропилину или прогон, соединяют накладками. Работает на сжатие. Повышает жесткость, устойчивость и прочность системы.

Стропильные и безстропильные двускатные кровли

Двускатная крыша состоит из двух пересекающихся плоскостей, скатов. Несущей конструкцией кровли может быть или стропильная система, или самцово-слеговая.

В самцово-слеговой системе форму крыши задают слеги, несущие продольные балки рубленого дома, которые лежат на бревнах фронтона, самцах. Фронтальные стены принимают нагрузку ограждающего покрытия здания.

Такая конструкция крыши в чистом виде обходится без стропила. Но в большинстве случаев слеги и стропилины соединяют, облегчая установку кровельного покрытия.

Самцово-слегово-стропильная система

Самцово-стропильная крыша объединяет опору покрытия на венцы фронтона, слеги и стропильные ноги. В месте верхнего ребра, конька двускатной крыши, устанавливают князевую слегу, на нее и нижние слеги опирают стропильные ноги.

Плюсы:

1. Крыша сохраняет классическую архитектуру рубленого дома. Выступающие за пределы стен слеги формируют красивый кровельный свес.
2. Смешанная конструкция — это возможность конструировать высокие потолки с открытыми балками над единым внутренним пространством без перегородок и столбов.
3. Стропильные ноги перехватывают часть нагрузок и равномерно распределяют на другие стены. Появляется возможность смонтировать обрешетку и любое финишное покрытие по стандартной схеме.

Минус — неравномерная усадка.

При проектировании слегово-стропильной системы учитывают неравномерную усадку фронтонов.

Важно! Прежде всего, это относится к домам с рублеными фронтонами.

Большую угрозу для прочности крыши и дома представляет усадка «лишних» венцов, составляющих высоту фронтона. Самцы разной длины. Короткие усаживаются сильнее, и в целом каждый слой самцовых бревен опускает стропила на новые сантиметры.

Коньковый конец стропилин опускается вместе с княжеской слегой, которую можно назвать коньковым прогоном рубленого дома. Нижние концы проседают вместе с венцами боковых стен. При жестком креплении стропил к венцам стен ноги деформируют конструкцию.

Когда на рубленом доме устанавливают каркасный фронтон, количество венцов во всех стенах одинаковое и усадка проходит в целом равномерно, хотя ее тоже лучше компенсировать конструкцией верхних или нижних узлов стропилин.

Опора скользящая или скользун

Выходом стала сборка стропильной системы при помощи скользящих опор для стропил, скользунов. Крепеж состоит из двух частей, которые могут двигаться, скользить, друг относительно друга. Скользящая опора позволяет стропильным ногам расходиться в стороны, при уменьшении высоты фронтона. Считается временным решением. До окончательной усадки крепеж удерживает крышу от смешения под ветровыми нагрузками. Позже его заменяют, но не всегда.

В классической двускатной крыше главным несущим элементом остаются стропильные ноги, которые соединяются с другими частями конструкции в узлах.

Стропильная система. Типы

Двускатные крыши опираются на два вида стропил:

• висячие;
• наслонные.

Устройство стропил висячего типа отличается от наслонной системы тем, что последняя требует внутренних несущих стен.

Наслонное стропило

Здесь стропильные ноги верхним коньковым концом лежат на опорном прогоне. Стропилину запиливают и опирают на прогон или устанавливают без запила. Строение соединительного узла зависит от того, как решается проблема распорного воздействия в конкретном проекте.

Под весом кровли балки стропила расходятся в стороны. От того, как закрепят концы стропильных ног на двускатной крыше, зависит величина распорного воздействия на стены.

Нижние концы стропильных ног опирают на установленную поверх несущей стены балку — мауэрлат. В рубленом доме мауэрлатом служит верхний венец. Стропилины двускатной крыши каркасного дома опирают на брус верхней обвязки.

Висячее стропило

Стропилины без опоры под верхним концом называются висячими стропилами. Торцы стропильных ног упирают друг в друга или жестко соединяют вместе врубкой в полдерева.

Не имея дополнительной опоры и принимая всю нагрузку на себя, висячие стропильные ноги оказывают сильное распирающее воздействие на стены. Поэтому их жестко соединяют с необходимыми элементами — затяжками.

В висячей стропильной системе затяжка — горизонтальный элемент, соединяющий стропильные балки, работает на растяжение и принимает на себя распорное воздействие. Устанавливают как в верхнем, так и в нижнем положении. Пара висячих стропилин, соединенных затяжкой, образует стропильную ферму. Нижняя затяжка, соединяя концы стропильных ног, превращает такую ферму в полностью безраспорную конструкцию.

Стропильная ферма

В строительстве фермой называют жесткую плоскую конструкцию из двух балок (поясов) и вертикальных или скошенных стоек между ними. Стропильная ферма — это висячее стропило. Конструкцию из двух стропильных ног и затяжки дополняют бабкой, подкосами, стойками, ригелем.

Бабка — вертикальный элемент, работает на растяжение, верхний его конец зажимают между коньковыми торцами стропилин. Главная задача бабки — не допустить провисания длинной затяжки. Если последнюю собирают из двух частей, то стыкуют под бабкой и крепят к ней хомутом для компенсации потерянной прочности.

Ригель — горизонтальный элемент, который соединяет стропильные ноги в верхней их части.

Важно! При определении вида горизонтального элемента стропила смотрят не на его название, а на работу, которую он выполняет, так как часто «ригелем» называют и затяжку, и схватку. Также ригелем называют несущий элемент для усиления прогона, когда он располагается вдоль долевой балки, вне плоскости стропильных ножниц, опираясь на подкосы.

В висячей стропильной системе ригель работает на сжатие, принимая вертикальные нагрузки, усиливая устойчивость, прочность стропильных ног и пространственную жесткость фермы.

Подкосы и стойки — несущие элементы, они перераспределяют нагрузки, повышая устойчивость, прочность.

Использовать стропильную ферму, значит, облегчать монтажные работы. Выставить по уровню жесткую конструкцию могут даже любители.

При монтаже крыши используют и другие фермы, например, конструкцию из лежня, стоек, укосов и прогона, которые монтируют под стропилины в качестве опоры. Фермой наращивают высоту несущих стен, чтобы обеспечить выбранный уклон ската.

Что влияет на выбор типа стропила

И наслонные, и висячие конструкции позволяют перекрыть жилой дом любого размера. Вопрос стоит в эффективности. Есть архитектурный проект или эскизы, планы, мечты — и начинается поиск равновесия. Выбор вида стропильной системы каждой двухскатной крыши — это попытка соединить запросы хозяина дома, долгий срок службы и трезвый материальный расчет.

1. Архитектурные предпочтения хозяина дома. Эскизы здания воплощают желания и вкусы собственника в архитектурном проекте. Это отражается на выборе стропильной системы. Если хозяин участка предпочитает открытую планировку без перегородок, то архитектор выбирает висячие стропила.
2. Габариты крыши. Величина пролетов, требующих перекрытия, напрямую связанна с выбором несущей конструкции.
3. Планировка здания. Если в доме нет несущих стен, для опоры наслонного стропила нужно установить деревянные или железные колонны, иначе придется остановиться на другом типе стропила.
4. Нагрузки. При большой ветровой нагрузке предпочтительнее наслонные стропила. Мансарду с ломаной крышей установить в местах, где снег падает 8 месяцев в году, сложно. Это реально, но потребует больших материальных затрат из-за увеличения числа дополнительных элементов, иного сечения стропильных ног, возможно, даже утолщение стен дома.
5. Его величество бюджет. Тут все понятно без слов. Изготовление стропил наслонного типа в целом требует материала меньшего сечения, а значит, и цены. Если хозяева готовы купить готовые стропильные фермы, то поставить стропила на двускатную крышу можно за несколько дней. Готовая конструкция сэкономит время, но увеличит затраты.

Все эти факторы взаимосвязаны, и любой хозяин, погрузившийся в проект любимого дома с головой, назовет еще пару причин, почему он выбрал именно висячую, а не наслонную стропильную систему.

Дополнительные элементы

 Дополнительные стойки и балки повышают следующие характеристики стропила:

• устойчивость — способность выдерживать нагрузки;
• пространственную жесткость — способность не деформироваться, сохранять заданные проектом геометрические размеры под внешним воздействием;
• прочность — способность выполнять свои основные функции, служить опорой для кровли, обеспечивать вентиляцию.

За увеличение устойчивости отвечают подкосы, раскосы, диагональные связи. Жесткость повышают элементы, образующие треугольные формы. Большинство дополнительных частей изменяют сразу несколько характеристик. Устройство обрешетки влияет на устойчивость стропильной системы и на ее прочность, придает жесткость.

Набор дополнительных элементов зависит от конкретных условий проекта и региона. Спецификации, описания с размерами дополнительных элементов входят в конструктивный раздел проекта, который включает также план стропил и схемы.

Ниже рассматриваются дополнительные части стропила, которые, наряду с описанными выше, чаще всего используют при возведении каркаса крыши.

Подбалка

Подбалка — короткий брус, отвечает за усиление несущей способности прогонов. Устанавливают на стойки, под прогоны, если нагрузка значительна или вертикальные стойки расположены на большом расстоянии друг от друга. Когда существует необходимость увеличить длину прогона, элемент устанавливают в местах сращивания, компенсируя потерю прочности и устойчивости.

Сходные функции выполняют подмоги — брус или доски, которыми увеличивают высоту сечения стропильной ноги, улучшая ее характеристики (смотри рисунок выше).

Бобышка

Если в процессе строительства, приходится сращивать брус до нужной длины, понижается его устойчивость и прочность. Стропилины из сдвоенной доски решают эту проблему, их легко нарастить, вставив одинарное продолжение между досками нижней части.

Такое стропило не уступает одинарному по характеристикам, прочно удерживает кровельный пирог, когда:

• внутрь конструкции прокладывают куски такой же доски, бобышки;
• просветы, расстояния между бобышками, не превышают 7 высот доски;
• размер вкладки — минимум 2 высоты доски.

Сдвоенные ноги упрощают монтаж необходимых горизонтальных элементов.

Бобышкой могут назвать и просто небольшой кусок доски, использованный в стропиле. Ниже представлена бобышка на схеме типового проекта двускатной крыши.

Коротыш

Коротыш в строительстве — это обрезок бревна или бруса. При сборке скелета деревянной крыши название «коротыш» используют для нескольких дополнительных элементов.

1. Коротыш — кусок бруса длиной от 50 до 70 см, которым заменяют мауэрлат. На него опирают стропильные ноги.
2. Коротышом называют кусок бруса, укрепленный на крайней опорной стойке конькового прогона датской вальмовой крыши. Брусок обеспечивает опорную площадку для ригеля, концы которого образуют площадки для установки диагональных стропил датской вальмы.
3. Коротыш — брусок, уложенный под конец затяжки, между ней и мауэрлатом, под место врубки в затяжку стропильной ноги. Конец коротыша подводят под гайку болта, позволяя установить его строго вертикально.

Накладка

Выполняют из досок или фанеры, чтобы жестко закрепить узел, и иметь возможность вбить в небольшой по площади элемент расчетное количество гвоздей, не измочалив его. Увеличивая сечение, улучшает устойчивость и прочность узлов, мест стыковки элементов.

Важно! В языке кровельщиков и крышников смешиваются строгие понятия научного языка и СНИПов с традиционными названиями частей стропила, которые мастера изучают руками без словарей. Часто один и тот же элемент знают под разными именами. Поэтому важно смотреть не на имя, а на тип стропильной системы, на место и роль элемента в ее конструкции.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Здесь будут описаны разные варианты распространенных стропил, механизмы их работы и дополнительные элементы.

Безраспорные схемы и узлы

Трещина на фото вызвана распорным воздействием стропильных ног на стены дома из пеноблоков. Чтобы исправить ситуацию, хозяину дома придется разобрать крышу полностью.

Стропилины принимают нагрузки и передают их на внешние несущие стены в виде вертикальных и горизонтальных усилий. Горизонтальные усилия называются распором. Сила распорного воздействия так велика, что может разрушить стены дома. Существуют методы, которые позволяют свести распор в системе стропил к минимуму или полностью устранить его. Такие стропила называют безраспорными.

Безраспорное висячее стропило

Не имея дополнительной опоры, висячие стропилины держатся в воздухе только из-за жесткого крепления между собой. Коньковый узел висячего стропила собирают с минимальной степенью свободы, иначе стропила не будут держать форму.

Верхние концы висячих стропилин упирают друг в друга и соединяют:

• деревянными накладками, чаще двусторонними, прибивая их гвоздями или соединяя болтами;
• металлическими перфорированными пластинами и желтыми саморезами.

Стропильные ноги оказывают сильное распирающее воздействие на стены. Элемент, который превращает пару висячих стропилин в безраспорную конструкцию — это горизонтальная балка-затяжка.

Затяжка

Нижняя затяжка соединяет самые концы стропильных ног, полностью устраняя распорное воздействие. С нижней затяжкой висячую стропильную ногу жестко соединяют:

• используя накладки или перфорированные пластины, гвозди, болты, саморезы;
• лобовой врубкой.

Гайка должна находиться под прямым углом к болту. Делать врубку, под шайбу, чтобы соблюсти это правило, нельзя. Врубка ослабит затяжку. Устанавливают под затяжку подбалку (коротыш), не менее 5–6 см в тонком конце и не менее 7–10 см в толстом. На торце этого бруска запиливают площадку под шайбу.

Часто стропильную ногу врубают в балку перекрытий. Балка становится затяжкой.

Приподнятую затяжку соединяют со стропильной ногой полусковороднем.

Верхняя затяжка полностью распор не снимает. Ниже мы расскажем, как закрепить ноги стропила на двухскатной крыше, чтобы превратить систему в безраспорную. Дополнительно к установке верхней затяжки нижний узел стропилины превращают в ползун.

Ползун

Ползун — это узел, в котором опорная площадка стропилины, пятка, сохраняет возможность скользить по горизонтали. Если нагрузки заставят конец стропильной ноги двинуться по горизонтали, она не упрется в стену, не начнет давить на нее, а просто поползет по опоре.

Узел-ползун работает одинаково и с наслонным, и с висячим стропилом.

Крепят конец стропила к мауэрлату методами, сохраняющими свободу движения по горизонтали.

Двумя уголками, которые привинчивают саморезами к мауэрлату, к стропилине присоединяют одним гвоздем или не крепят вовсе. В последнем случае уголки просто создают желоб, по которому скользит нога.

Используют с двух сторон гибкую витую металлическую пластину.

1. Забивают по диагонали в стропильную ногу два гвоздя или один гвоздь сверху вниз в ребро стропилины.
2. Крепят металлической скобой.

При большом градусе уклона, если не удается создать достаточную площадь опоры для стропильной ноги, снизу к ней подшивают опорный брусок, наращивая высоту стропилины.

В висячем стропиле распор есть всегда, просто затяжки запирают его внутри системы «стропильные ноги — затяжки». Расчет необходим при использовании верхней затяжки, особенно если к затяжкам (любой из них) подвешивают потолки. В этом случае стропильная система становится сложнонагруженной, затяжка растягивается и изгибается одновременно.

Безраспорное наслонное стропило

Существуют два основных решения проблемы распора в наслонной арке:

• увеличение свободы верхнего узла;
• увеличение подвижности нижнего узла.

Одно из решений проблемы — конструкция верхнего узла с 2 степенями свободы.

Верхний узел с 2 степенями свободы

Избежать возникновения распора можно просто уложив стропилины рядом на прогон, не упирая друг в друга или прогон. В этом случае в арке распор не возникает. Ногу можно упереть в мауэрлат или верхнюю доску каркасного дома следующим образом.

Опорный брусок подшивают здесь тоже для увеличения высоты стропильной ноги и создания правильной формы запила и опорной площадки. Крепить балку к мауэрлату можно любыми способами.

Важно! Сложность состоит в том, что опорную площадку запиливают строго горизонтально, иначе в системе возникнет распор.

Поэтому такой вариант в двускатной системе используют редко. Проще сделать верхний узел с одной степенью свободы, а нижний — с двумя, Это будет вышеописанный ползун.

Коньковый узел с 1 степенью свободы

1. Стропилины наслоняют на прогон, соединяют врубкой в полдерева, закрепляют между собой болтом.
2. Ноги прямоугольной вырубкой кладут на прогон. Их соединяют между собой врубкой в полдерева. Закрепляют гвоздями.
3. Стропилины уперты друг в друга, наслонены на прогон и закреплены накладкой, прибитой гвоздями.
4. Стропильные ноги прямоугольной врубкой наслоняют рядом на прогон и соединяют гвоздями.
5. Стропилины опирают рядом на прогон прямоугольной вырубкой и скрепляют болтом.

Если коньковую балку жестко защемляют между верхней накладкой и ригелем, то образуют узел с 0 свободой. В безраспорное стропило-арку с верхним узлом 0–1 степени превращает ползун, описанный выше.

Безраспорным наслонное стропило, прежде всего, делает правильное сочетание конструкций узлов, а висячее — использование дополнительного элемента — затяжки. Но затяжки, как горизонтальные балки, работающие на растяжение, устанавливают и в наслонных стропилах. Если жестко закрепить стропилину вверху и внизу, то нужно установить затяжку. Требуется расчет.

Системы стропил с подкосами

Подкос — это диагональный элемент, с углом установки от 45 до 55°, его считают несущим элементом, хотя он повышает и пространственную жесткость системы. Эффективность работы подкоса как несущей части, напрямую связана с тем, во что он упирается. Если подкос передает нагрузку на несущую стену или плиту бетонного перекрытия, он превращает стропило в неразрезную 2-пролетную балку, увеличивая нагрузки, которые она может вынести.

Подкос фиксируют опорными брусками, накладками.

Подкосы в наслонном стропиле

Два подкоса, при правильном расстоянии между их вершинами, могут сами стать полноценной опорой для стропила. Ниже схема наслонного стропила без конькового прогона и стоек под ним. Так как подобная система приближена к висячей, то распор в ней будет обязательно. Требует горизонтальных элементов, которые работают на растяжение. Стропильные ноги будут их растягивать меньше, чем в полностью висячем стропиле, все-таки система наслонная.

Покосы, добавленные к коньковому прогону и стойкам, устанавливают симметрично, если они поддерживают стропилины одинаковой длины, находящиеся в одинаковом положении относительно промежуточной опоры. Такие подкосы позволяют или уменьшить сечение стропилин или увеличить вес кровли.

В наслонном стропиле с двумя промежуточными опорами, все симметрично и подкосы, упертые в лежень, увеличивают несущую способность стропильных ног.

В системе со смещенной от центра промежуточной опорой, наслонное стропило частично превращается в висячее. Поэтому подкос, который на схеме справа, является промежуточной опорой для правого стропила и устанавливается верхним концом выше по стропильной ноге. Нагрузка на него больше, чем на левый подкос. Левый подкос просто усиливает нижнюю часть левого стропила. Система с увеличенным распором, горизонтальный элемент, работающий на растяжение, обаятелен.

Все эти системы требуют расчетов.

Подкосы устанавливают и в поперечной стропилам плоскости, вдоль прогонов. Ниже изображение системы с колоннами вместо промежуточной стены. Коньковый прогон опирается не на стойки и лежень, а на подкосы. В этом варианте устройства наслонной двускатной крыши подкосы полностью заменяют стойки.

Висячее стропило и подкосы

Подкосы устанавливают в висячем стропиле для уменьшения прогиба стропилин, но они упираются не в несущие стены, а в затяжку или бабку, поэтому усиливают систему, не в такой степени, как в наслонных. Большую роль подкосы играют здесь в образовании треугольников, которые повышают пространственную неизменяемость фермы. А чем жестче ферма в этом плане, тем лучше она справляется с нагрузками.

Савельев А. А. Стр 86: «Таким образом, прогибающиеся стропила давят на подкосы, те, врубленные в подвеску, растягивают ее, подвеска тянет вниз коньковый узел и верх стропил, стропила сжимают подкосы. От такого кругового движения внутренних напряжений получается довольно жесткая конструкция арки».

Подкосами укрепляют стропильные ноги, прогоны. Элемент усиливает жесткость и прочность каждой системы, в которую установлен.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если стропилины опереть на две несущие внутренние стены, то можно перекрыть пролет до 16 м шириной. Существует одно условие установки стропила, при котором хозяин двухскатной крыши вправе рассчитывать на такой результат. Расстояние между стен не должно превышать 1/3 от ширины пролета, тогда стропило останется наслонным.

На верхней схеме наслонная система с 2 горизонтальными элементами, которые отвечают только за пространственную жесткость системы стоек. Схватки, так названы элементы на схеме, не дают расходиться стойкам в стороны. Это не «схватки» в понимании «горизонтальный аварийный элемент между стропильными ногами».

Вторая схема с 2 разными горизонтальными элементами, один из которых назван ригель. Элемент объединяет именно стропилины, увеличивает жесткость, может противостоять распору или вертикальным нагрузкам. Какую точно работу он выполняет в этой системе, зависит от строения узлов.

Мансарда

Стены мансарды образуют два ската:

• классической формы, симметричные или асимметричные;
• ломаной формы.

Преимущество первого варианта — относительная простота монтажа и расчетов, преимущество второго — большая полезная площадь.

В строительстве мансарды под ломаной кровлей соединяют два типа стропил:

• двускатных висячих с небольшим углом уклона;
• двух наслонных стропильных систем, расположенных симметрично.

Ниже схема крыши мансарды из книги Савельева А. А. «Стропильные системы», 2011 г., стр. 91.

Если застройщику не нравится форма ломаной крыши, он может выбрать классическую двускатную с системой висячих стропил. Такая кровля лучше выдерживает снеговые нагрузки.

Висячие стропилины мансарды могут опираться:

• на несущие стены последнего этажа;
• на аттиковые стенки, надстроенные поверх наружной стены здания.

Чем выше точка пересечения стены и ската крыши, тем выше потолок мансарды.

Важно! Если плоскость крыши пересекает фасад на высоте более 1,5 м, то мансарда считается полноценным этажом.

Аттиковыми стенами называют также фальш-стены, которые отделяют острые углы двускатной крыши от жилого помещения. Делают их на каркасе из стоек стропильной системы. Такие стойки называют угловыми опорами.

Угловые опоры — это вертикальные стойки, расположенные ближе к углам в основании треугольника двускатного стропила. Как любая стойка, они улучшают устойчивость системы к нагрузкам. Играют роль в повышении жесткости, так как образуют дополнительные треугольники. Часто при строительстве мансарды их используют для образования каркаса аттиковой стены.

Проектирование двускатной крыши

На схеме симметричная двускатная крыша с висячей стропильной аркой из двух одинаковых стропилин и ригелем-затяжкой.

Проектирование такой крыши одно из самых простых. В конструкции двускатного стропила только один вид стропильных ног. Соединяют их попарно в одинаковом положении. Всего одно ребро, внутренние углы отсутствуют, нет диагональных стропилин. Проект приспосабливает двускатное стропило к условиям и нагрузкам конкретного проекта, дополнительные элементы обеспечивают такую возможность.

Начинается проектирование стропила с выбора типа системы. О том, что влияет на этот выбор, написано выше.

Самостоятельное проектирование. Авантюра или возможность

СП 31-105-2002 «Проектирование и строительство энергоэффективных одноквартирных жилых домов с деревянным каркасом» в пункте 8.2.1.3 разрешает не рассчитывать сечения элементов каркаса, а просто принимать их «не меньшими, чем приведены в таблицах» приложения Б этого свода правил, если:

• ширина дома не более 9,8 м;
• шаг стропил, балок не превышает 600 мм.

Документ содержит таблицы с указанием стандартных размеров стропила с поправками на регион снеговой и ветровой нагрузок. СП 31-105 говорит о строительстве каркасных домов, но многие самостоятельные застройщики опираются на эти таблицы. Хотя играет роль то, что СП приводит и конкретные варианты стропильных систем и узлов, что нужно учитывать, используя эти таблицы.

Неравнодушные люди выкладывают в общий доступ еще советские альбомы с типовыми проектами зданий и сооружений, посвященные деревянным конструкциям крыш. Это настоящие библиотеки планов, схем, подробных чертежей, узлов и элементов. Пример — 2.160-9 «Узлы деревянных крыш жилых сельских зданий» 1989 г. 

Поверхностного взгляда на подобные чертежи достаточно, чтобы понять — возведение стропильной системы требует расчетов.

В самостоятельной работе над стропильной системой используют компьютерные программы для проектирования домов, частично бесплатные версии которых есть в открытом доступе. Так нужен ли профессиональный проект?

Профессиональный проект

Достаточно подробные изображения желанного дома, иногда даже с поэтажными планами, можно найти в интернете. И многие считают, что если архитектор дом уже нарисовал, то нужно просто найти инженера-строителя, который добавит к нему расчет фундамента, перекрытий, установит толщину стен. Про стропильную систему вспоминают в последнюю очередь.

Ниже приводим лист из конструктивного раздела одного конкурсного проекта, блуждающего по просторам интернета.

Пример подходит к теме статьи не идеально. На чертежах не двускатная, а сложная многоскатная вальмовая крыша на Г-образном здании. Но уровень проработки понятен.

Конструктивный раздел проекта обязательно включает:

• подробные планы;
• разрезы перекрытий и стропильной системы с указанием размеров элементов;
• спецификации (описания) материалов перекрытий, стропила, кровли;
• спецификации крепежа;
• схемы узлов с указаниями размеров.

Профессиональный проект — это всегда хорошо. Есть четкие критерии качества работ. Точные расчеты без лишних допусков помогают экономить пиломатериалы, не опасаясь разрушения стропила.

Проект необходим. Но его можно сделать и самостоятельно. Полный пакет архитектурной и конструктивной документации, составленный конструкторским бюро, в случае простой двускатной крыши не обязателен. Важнее иметь четкое представление о типе стропильной системы, принципах работы дополнительных элементов, знать конструкцию узлов, рассчитать сечение стропильного материала.

Расчет стропильной системы

Расчет стропила включает:

• определение геометрических размеров конструкции;
• сбор нагрузок;
• расчет сечения основных элементов.

Расчет линейных размеров

Расчет стропильной конструкции начинают с определения уклона, угла под которым располагают стропилины к горизонту.

Наклон выражают:

• в градусах по отношению к горизонту;
• в процентах;
• в виде соотношения высоты конька к половине ширины пролета, указывают 1:2, 1:3.

Выбор величины уклона

Градус наклона определяют, учитывая несколько факторов.

1. Архитектурное решение. Бревенчатый сруб, шале, дом в стиле фахверк или хай-тек — стиль дома хозяин выбирает еще на стадии мечты. Каждому стилю соответствуют свои формы, а значит, и уклоны стропила.
2. Вид кровельного материала. Каждое покрытие имеет разрешенный угол укладки. При уклоне, меньше разрешенного производителем, они могут пропускать воду.
3. Архитектурное решение. Бревенчатый сруб, шале, дом в стиле фахверк или хай-тек — стиль дома хозяин выбирает еще на стадии мечты. Каждому стилю соответствуют свои формы, а значит, и уклоны стропила.
4. Вид кровельного материала. Каждое покрытие имеет разрешенный угол укладки. При уклоне, меньше разрешенного производителем, они могут пропускать воду.

Угол наклона и знание ширины пролета позволяют определить высоту конька, используя простую геометрию.

Высота конька. Длина стропильной ноги

Высота конька — это высота крыши в самой высокой точке. Этот отрезок рассматривают как катет в прямоугольном треугольнике, противостоящий углу уклона крыши. Второй катет равен половине ширины пролета. Соотношение катетов — это котангенс, котангенсы всех углов содержатся в таблицах, которые можно найти в интернете.

Определив высоту конька, рассчитывают гипотенузу этого треугольника и получают длину стропильной ноги.

Важно! Полученный расчетом размер стропильной ноги не совпадает с линейным размером плоскости ската, так как ширина пролета рассчитывается по внутренней поверхности наружных стен, а стропилины часто наращивают кобылками для увеличения свеса кровли.

Интересно то, что уклон, высота конька, длина стропилины могут колебаться в определенных рамках, без потери качества крыши. При расчете можно выделить какой-то фактор как главный, и исходить из него.

Задано:

• дом прямоугольный в плане, ширина пролета 8 м;
• 4 наружных стены;
• одна внутренняя несущая стена по центру здания;
• кровля из асбестоцементного шифера;
• стропильная система — двускатная, с опорой на коньковый прогон, опирающийся на внутреннюю несущую стену;
• чердачное помещение — нежилое.

Возможны три пути расчетов:

1. Стандартная длина деревянного бруса 6 м. Так как нестандартный материал — это всегда лишние расходы, расчет начинают с установки длины стропилины, не более 6 м. Стропилина — это гипотенуза треугольника. Половина ширины пролета известна заранее. Поэтому, используя размеры 2 катетов, считают котангенс угла наклона. Данные переводят по таблицам в градусы уклона, считают конек.
2. Определяют уклон кровли. Например, 50°, чтобы снег со ската соскальзывал сам. Затем вычисляют длину стропила и высоту конька.
3. Чтобы не допустить лишнего расхода материала, в основу кладут длину листов шифера. Так вычисляют длину стропильной ноги, далее действуют по схеме пункта 1.

Шаг установки стропильных ног

Важной характеристикой является шаг установки стропильных ног. В своем пособии «Примеры расчета конструкций из дерева и пластмасс» Шишкин В. Е. упоминает, что шаг стропильных ног изменяется в пределах от 1,2 до 2 м.

Сегодня в ИЖС наиболее часто упоминаемый шаг стропилин — это 58 см. Такая ширина просвета соответствует теплой кровле и позволяет легко установить утеплитель стандартной ширины 60 см. Уже упомянутый выше СП 31-105-2002 максимальным шагом, при котором можно не рассчитывать сечение стропилин, а брать данные из таблиц, указывает 60 см.

Чем с большим шагом установлены стропилины, тем большая нагрузка приходится на них, тем сильнее может провиснуть коньковый прогон. Определение линейных размеров становится основой для расчетов сечения основных материалов и количества дополнительных элементов.

Общие положения расчета нагрузок и сечения стропил

Главная задача кровли — оградить внутреннее пространство дома от улицы.

Главные задачи стропила — удержать кровлю на месте, помешать ее весу, внешним нагрузкам смять форму крыши, раздавить дом.

Деревянные конструкции рассчитывают по двум предельным состояниям:

• несущей способности (прочности или устойчивости)4
• по деформации (по прогибу).

Сбор нагрузок

Ограждающая конструкция принимает, несет и перераспределяет нагрузки следующих видов.

1. Постоянные — это масса самой стропильной системы, вместе с кровельным материалом.
2. Длительные — включают нагрузки веса оборудования, установленного на крыше, массы материалов, задействованных в ремонте. Сюда относят вес занятых в обслуживании крыши людей, снеговую, дождевую нагрузки.
3. Кратковременные — это воздействия климата: температура, ветер, влажность, солнечная радиация.
4. Особые — нагрузки и воздействия, которые создают аварийные ситуации, то есть ситуации с возможным разрушением конструкции: сейсмические, воздействие пламени пожара.

Часть постоянных и длительных нагрузок: вес системы и оборудования полностью рассчитывают для конкретного дома. Снеговая и ветровая нагрузки, температура, влажность имеют общие черты для проектов одного района. Территории делят на районы в соответствии с величиной снеговой или ветровой нагрузки.

Положения и принципы расчета нагрузок устанавливает СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия». (https://beta.docs.cntd.ru/document/456044318) и СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции». (https://docs.cntd.ru/document/456082589).

На основе указаний СП создают бумажные карты. По снеговой нагрузке существует и проект интерактивной карты (на сайте https://engineerum.com/karty-po-sp-20133302016/karta-snegovyh-karta-1-rajonov-po-sp-20133302016/), карты районирования в высоком разрешении выкладывают на сайтах. Например, ветрового районирования http://saitinpro.ru/glavnaya/raschety/klimatologiya/karta3/

Собрав нагрузки:

• проводят предварительный расчет;
• оценивают сечение с точки зрения цены и доступности материала такого размера, возможностей самостоятельной работы с ним, других моментов;
• если сечение слишком велико для эффективной работы, добавляют элементы, чтобы снять нагрузки, увеличить высоту стропильной балки или прогона;
• снова проводят расчеты.

Если крыша не проходит по стандартным размерам, то необходимо использовать специальные расчетные формулы вышеуказанных сводов правил. 

Проекты и чертежи

В СССР существовали типовые проекты. Альбомы с их конструктивными чертежами издавали типографии. Теперь их можно найти в интернете и взять за ориентир в самостоятельном строительстве.

Удивительно, но российские законы разрешают строить дома не более 3 этажей и высотой до 20 м, на участках под ИЖС, без каких-либо проектов и чертежей. Никто не запрещает собственнику, который самостоятельно проектирует стропило для двухскатной крыши, все чертежи сделать своими руками.

Только 2 документа требуют оформления по всем правилам:

• схема планировочной организации земельного участка;
• ситуационный план участка.

Схему и план прикладывают к заявлению об уведомлении о начале строительства, которое подают в администрацию муниципалитета.

Ситуационный план — это чертеж участка, из которого должно быть ясно видно, что размерами постройка не нарушает никаких правил. На основе ситуационного плана делают схему планировочной организации.

К моменту подачи уведомления застройщик должен определить:

• высоту конька крыши, чтобы указать высоту постройки без учета высоты труб и подобных элементов;
• наличие мансарды, ее площадь входит в площадь этажей;
• конструкцию мансарды, так как она может повлиять на этажность.

Схему закон разрешает составить самостоятельно, но эта работа требует технических знаний и навыков.

В статье принципиально не приводится никаких конкретных проектов стропильной системы или чертежей двухскатной крыши для изготовления своими руками. Из пунктов, посвященных проектированию и расчетам можно понять, что эти моменты индивидуальны и связаны с конкретными нагрузками.

Монтаж стропильной системы

Установка стропил любого типа как на зданиях из кирпича, пеноблоков, так и на домах из бревен, бруса или каркасных зданиях проходит по общим принципам.

Отличия связаны прежде всего:

• с типом стропильной системы;
• с материалом, из которого возводят здание.

Подготовительный этап

Все начинается с установки лесов, устройства временного настила поверх перекрытий для передвижения по рабочей площадке. Это вспомогательные работы.

Основные работы по подготовке дома к стропиловке:

• выравнивание верха несущих стен по отношению к горизонту;
• монтаж армопояса или крепежных закладок в домах из мелкодискретных материалов, кирпича, пеноблоков.

Важно! Точное выведение по уровню горизонтальных опорных площадок стропильной ноги: верхней — для опирания на коньковый брус, нижней — для опоры на несущую стену или мауэрлат снижает распор в системе.

Установка мауэрлата

Кладка стен из кирпича и пеноблоков плохо выдерживает точечные нагрузки. Чтобы избежать разрушения материала, вес крыши распределяют на всю стену при помощи горизонтальных опорных балок:

• мауэрлата — на наружных стенах, в висячей и наслонной системе;
• лежней — на внутренних несущих стенах, в случае наслонных стропил.

В рубленных из бревен и бруса домах роль таких балок берет на себя бревно верхнего венца, которое само по себе является деревянным брусом. В каркасных зданиях стропилины опирают на верхнюю доску каркаса.

Мауэрлат

Мауэрлат — это деревянный брус сечением 100х100 мм, 100х150 мм, 150х150 мм или доска 50х150 мм и 50х200 мм. Укладывают его ближе к середине стены. Если стропило устроено так, что в нем присутствует сильный распор, то балку монтируют по поверхности всех стен и объединяют в единый контур в виде рамы, без разрывов.

Задачи опорной балки на наружной стене:

• равномерно распределить нагрузки от стропильных ног;
• обеспечить плотное крепление стропильной системы к стенам.

Армопояс

Мауэрлат в домах из пеноблоков устанавливают на монолитный армированный пояс, без исключений.

Армопояс:

• сохраняет геометрию стен;
• сопротивляется растягивающим нагрузкам;
• противостоит распирающему воздействию стропильных ног.

Прочность полнотелого кирпича выше прочности пеноблока в несколько раз, поэтому есть отличия в монтаже опорной балки.

Кирпичное здание

Если в доме из полнотелого кирпича устанавливают безраспорную стропильную систему, чаще всего висячую стропильную ферму, армопояс не заливают.

Мауэрлат непосредственно на кирпичную стену:

• крепят скобами к предварительно заложенным в стену деревянным пробкам;
• привязывают пропущенной через стену в момент кладки проволокой или железной полосой;
• насаживают на шпильки, вертикально вмурованные в кладку.

Пробки, основания шпилек, проволоку закладывают на уровне 3–4 кирпичей от верха стены.

Строение из пеноблоков

Пеноблочные стены не выносят прогибов, поэтому заливать замкнутый по периметру дома армопояс обязательно, даже в случае установки безраспорных стропил. Разрывать армирующий пояс окнами нельзя. Внутрь армопояса вмуровывают шпильки для крепления мауэрлата к стене. Места выхода шпилек не должны совпадать с опорой стропила.

Нижний конец шпильки заанкеривают:

• загибают под углом в 90°;
• приваривают к куску арматуры или железной пластине.

В безраспорных стропильных системах разрешают изготавливать мауэрлат из доски толщиной 50 мм.

Важно! Места, где деревянные элементы стропильной системы соприкасаются со стенами или перекрытиями из других материалов, обязательно прокладывают гидроизоляционным материалом.

Один из вариантов такой подложки:

• 1 слой — рулонная битумная гидроизоляция;
• 2 слой — вспененный полиэтилен толщиной 1 см, одновременно обеспечивает гидро- и теплоизоляцию.

Монтаж опорных прогонов

Опорный прогон является частью двух стропильных систем:

• классической наслонной;
• комбинированной, смешанной.

В комбинированной системе:

• фермы висячих стропил опирают на наружные стены с большим шагом;
• устанавливают поверх вершины арки стропилин коньковый прогон;
• опирают на прогон наслонные стропильные ноги.

Фермы ставят на большом расстоянии, что позволяет обойтись без внутренних перегородок. Система требует точных расчетов по нагрузкам и размерам стропильных элементов.

В классическом наслонном стропиле стропилины кладут на опорный прогон.

Коньковый брус — вид опорного прогона

Коньковым брусом называют прогон, который проходит под коньком. Большинство двускатных крыш симметричны, поэтому если несущая перегородка находится посередине пролета здания, то коньковая балка становится опорным прогоном для наслонного стропила. И висячую систему, и некоторые виды наслонных (с двумя несущими внутренними стенами) можно монтировать без коньковой балки.

Коньковый прогон в рубленом доме

В постройках из бревен или бруса у коньковой балки есть дополнительная функция. Часто, чтобы сохранить классический вид, торцевые стены дома из бревен продолжают рубленым фронтоном. Тогда прогон называют князевой слегой. В смешанной слегово-стропильной системе он выполняет две основные задачи:

• закрепляет фронтон из самцов в нужном положении, давит на него весом, создает условия для его правильной усадки;
• служит опорой для наслонных стропил, передает вес кровли на несущие стены и фронтоны.

Князевую слегу или просто кладут на бревна фронтона сверху, или зажимают между ними.

Коньковый брус в доме из пеноблоков

В доме из пеноблоков коньковый брус или опирают в ниши на фронтонах, или пропускают через стену.

Важно! Перепад температур дает конденсат. Нужно дать ему возможность испариться, помешать впитаться в балки и доски стропила. Под балку укладывают гидроизоляцию, между пеноблоками и брусом оставляют зазор.

Фронтон из пеноблоков не может служить достаточной опорой для крыши. Одновременно коньковый брус поддерживают несущая стена, колонны. Основная нагрузка ложится на них.

Каркасные здания

Строительство каркасных зданий проходит по рекомендациям СП 31–105. В сети есть даже англоязычный источник, но использование его требует знания языка https://www.awc.org/pdf/codes-standards/publications/wfcm/AWC-WFCM2015-ViewOnly-1510.pdf

Свод правил предусматривает установку коньковой доски, зажатой между стропильными ногами. Доска повышает жесткость системы, препятствует смещению стропильных ферм. Проводят также установку наслонных стропильных ног и на коньковый прогон. Фронтон не может принять полностью вес крыши, и прогон опирают на балки колонн или опорные столбы из железа.

Опорной балкой может стать не только коньковый прогон. Монтаж всех опорных прогонов проводят по одним принципам.

Монтаж опорного прогона

Балку устанавливают на стойки, если внутренняя несущая перегородка ниже наружных стен. Разница в высоте должна сформировать уклон скатов кровли. На стойки ложится большая нагрузка, чтобы перераспределить ее и увеличить площадь опоры, используют горизонтальный брус, лежень.

Иллюстрация посвящена другой теме, но на ней хорошо виден лежень и узлы крепления стоек к нему.

Крепят стойки к такой балке уголками, скобами, дощатыми накладками с гвоздями. Особое внимание этому узлу уделяют, чтобы предотвратить горизонтальное смещение конька крыши.

Важно! Наслонная система, если в ней коньковый прогон не опирается на фронтон, не застрахована от горизонтального смещения верха стропилин при неравномерных нагрузках (прежде всего снеговой) на скаты.

Чтобы это смещение предотвратить:

• устанавливают между стропильными ногами горизонтальные элементы, которые дополнительно закрепляют на стойках;
• максимально жестко крепят стойки к лежню с 0 степенью свободы.

Порядок монтажных работ:

• на стену настилают слой гидроизоляции, рубероид в 2–3 слоя, рулонную битумную гидроизоляцию — в один;
• укладывают лежень;
• крепят вертикальные стойки;
• устанавливают сверху брус прогона;
• при необходимости прогон, для увеличения устойчивости и жесткости, укрепляют подкосами, монтируя их между стоек.

В домах из рыхлых материалов: газосиликатных или газобетонных блоков лежень ложится на часть армопояса, которую заводят на внутреннюю несущую стену. Для принятия больших нагрузок прогон укрепляют подкосами. Стойки, лежень, прогон и подкосы можно рассматривать как строительную ферму. В монтаже висячего стропила такой этап отсутствует.

Монтаж стропильных ног

Если материал калиброван при подготовке, и есть уверенность, что все размеры конструкции дома выдержаны идеально, можно заготовить обрезанные и запиленные стропильные ноги наслонной системы прямо на земле. Арки висячего стропила часто полностью собирают до подъема на стену.

Стропильные фермы

Стропильные фермы собирают внизу и поднимают на перекрытия готовыми треугольниками. Такой способ упрощает монтаж висячей стропильной системы любой двухскатной крыши, если есть возможность поднять тяжелую конструкцию наверх целиком.

Облегчает монтаж стропиловка с использованием готовых заводских ферм. Залогом правильного монтажа в этом случае становятся аккуратность, следование схеме производителя, отсутствие «отсебятины» и использование уровня.

Важно! При любом типе стропильной системы, на любом этапе ее монтажа строгое отслеживание горизонталей и вертикалей необходимы.

Фермы устанавливают последовательно, начиная с одного края. Такие конструкции не имеют распора, их крепят к мауэрлату на уголки или держатели балок. Самостоятельно собирая фермы, используют перфорированные металлические пластины, гвозди и деревянные накладки, лучше из досок, толщина играет свою роль. Крепят и на метало-зубчатые пластины (МЗП), хотя загонять их в дерево требуется прессом, а не молотком.

Сборка частями на высоте

Если стропило собирают из частей, то сначала устанавливают крайние стропильные ноги. Верхним концам висячих стропилин не на что опереться, и их поддерживают временными стойками. После соединения крайних балок между ними натягивают шнуры, чтобы контролировать положение новых пар стропильных ног.

Отличие в монтаже висячих стропильных пар двухскатной крыши от наслонных заключается в креплении коньковых концов. Висячие стропила всегда крепят намертво, иначе они не будут работать. Вид нижнего узла наслонных стропил зависит от наличия распора в системе арки (смотри пункт о безраспорных системах).

Повышая сопротивление ветровой нагрузке, стропилины через одну привязывают скруткой из мягкой проволоки к ершу, забитому в стену на 3–4 ряда ниже ее верха.

Важно! Противоветровая скрутка крепит к стене стропильную ногу, а не мауэрлат.

После установки стропилин наступает время монтажа дополнительных элементов, стоек, упоров, подкосов, ветровых связей.

Монтаж мансарды

Порядок монтажных работ по обустройству мансарды под простой двускатной крышей принципиально не отличается от монтажа двускатного стропила для крыши. Стойки, на которых закрепляют обшивку фальшь-стен, тоже крепят после арок. Монтаж мансарды под двухскатной ломаной кровлей отличается кардинально.

Стропильная система такого жилого чердака — соединение трех стропил:

• 1 висячей системы;
• 2 наслонных.

Поэтому все начинается не со стропильных ног, а с двух параллельных рядов стоек.

Варианты опоры стоек:

• упирают в балки перекрытия и закрепляют при помощи накладок;
• на бетонные плиты перекрытия кладут лежень, стойки крепят к нему.

Ниже приводится пошаговое описание монтажа такого жилого чердака.

1. Поверх стоек укладывают прогоны. Балки станут опорой для наслонных стропилин боковых скатов с большим градусом.
2. Сверху закрепляют брус перекрытий мансардной крыши, который одновременно является затяжкой треугольных ферм висячих стропил.
3. Устанавливают стропильные ноги висячей системы, жестко стыкуя их друг с другом и с затяжками-перекрытиями.
4. Запиливают стропильные ноги боковых скатов, устанавливают их на прогоны, рядом с опорой треугольных ферм.

Существует и другой вариант конструкции подобной мансарды:

Завершающий этап

Установив стропильные ноги, их выравнивают, выводят по уровню.

Перекос означает:

• что какие-то элементы будут делать больше работы и быстрее изнашиваться;
• нагрузка на отдельные части будет выше расчетной, это приведет к разрушению.

Заканчивают монтаж кровли, натягивая гидроизоляцию поверх стропила.

Гидроизоляция и вентиляция

Крыши делятся на холодные и утепленные. В утепленных кровлях со слоем изоляционного материала установку мембраны, с функциями пропуска пара и гидроизоляции, необходимой признают все мастера.

Вопрос обязательной гидроизоляции по стропилам холодного чердака активно обсуждается. Сторонники установки такого слоя настаивают, что конденсат будет обязательно: зимой образуется иней, ветер заметает под кровлю снег.

Аргументы противников следующие:

• гидроизоляционный материал мешает вовремя заметить и устранить протечки, а значит, где-то над ним будет гнить обрешетка;
• разница температур небольшая, чердак холодный, поэтому конденсата образуется мало;
• влажный воздух из дома большей частью удерживают слои теплого перекрытия;
• любая влага при правильной вентиляции выветривается и высыхает быстро.

Сходятся в одном — правильная вентиляция позволяет строителю самому сделать выбор в этом вопросе.

Вентиляция крыши

Цитата из свода правил 17.13330.2017. «Кровли»: «Во избежание образования со стороны холодного чердака конденсата на внутренней поверхности вышеуказанных кровель должна быть обеспечена естественная вентиляция чердака через отверстия в кровле (коньки, хребты, карнизы, вытяжные патрубки и т. п.), суммарная площадь которых принимается не менее 1/300 площади горизонтальной проекции кровли». https://docs.cntd.ru/document/456081632

1. Воздух в подкровельное пространство поступает через вентзазор, перфорированную обшивку кровельного свеса. Тягу обеспечивают аэраторы и продухи верхней части крыши.
2. Холодный чердак вентилируют прежде всего чердачные окна, а потом коньки, хребты и прочее.
3. Слой изоляции проветривается через мембраны.
4. Жилая мансарда должна иметь выход в общую вентиляцию дома или иметь свою собственную.

Изоляционный материал утепленной кровли всегда накрывают двухслойной мембраной, чтобы:

• отводить из него пар;
• помешать намоканию от конденсата, инея, наметенного в вентзазор снега.

Закрепляют мембрану установкой планок контробрешетки вдоль стропильных ног.

Обрешетка и контробрешетка

Контробрешетка — это бруски, которые располагаются поверх стропилин вдоль, для организации вентзазора. Перемещение воздуха под кровлей высушивает конденсат, удаляет пар, проникающий через мембрану, помогает кровле прогреваться равномерно.

Обрешетка — сплошной или разряженный настил, который:

• служит основой для кровельного покрытия, препятствует его провисанию;
• принимает, распределяет, передает на стропильные балки нагрузки от веса, ветра, снега, дождя.

Путаницу понятий вызывает существование двухслойного вида обрешетки, то есть именно двойного покрытия под кровельный материал.

На этой иллюстрации из учебника контробрешеткой назван рабочий настил, нижняя часть двухслойной обрешетки.

Слои двойной обрешетки:

• нижний, рабочий;
• верхний, защитный, его располагают под углом к рабочему.

Такая конструкция жесткая, прочная.

Пример двойного настила приводит В. Е. Шишкин (стр. 37–38). В задаче рассматривают настил под трехслойную рубероидную кровлю. Но шаг стропил в примере 1,5 м. То есть такой вид обрешетки компенсирует широкий шаг стропила. А в данный момент в ИЖС ориентируются на шаг от 60 см. Возможно, двухслойную обрешетку для ИЖС можно считать избыточной. Хотя решение остается за собственником или проектировщиком. Особенно в районах со снежной нагрузкой 6 уровня.

Обрешетка может быть:

• сплошной;
• разряженной, где материал устанавливают с промежутками.

Выбор вида покрытия зависит от свойств кровельного материала (возможность провисания, особые требования к дополнительным слоям покрытия, вес) и нагрузок, прежде всего снеговой. Роль обрешетки состоит не только в поддержке черепицы, профнастила, шифера. В конструкции стропильной системы эта часть усиливает пространственную жесткость двухскатной крыши.

После установки обрешетки рекомендуют приступить к оформлению карнизного свеса, лобовой доски, водосточной системы. Затем укладывают кровельный материал.

Если задаться вопросом, реально ли провести качественный монтаж двускатной кровли самостоятельно, ответ будет один — да. В непосильную задачу эти работы превращает только большой вес. Конструкция двускатной крыши словно создана для тех, кто не боится потратить время на учебу, готов работать руками вдумчиво и для себя. Если озаботиться выбором типа стропильной системы, ее проектом на стадии планирования дома, понять общие принципы, совершить роковую ошибку сложно.

Требования к строительным материалам

Статья посвящена самым популярным в ИЖС стропильным системам. Поэтому ниже приводятся требования только к деревянным материалам. Пиломатериал, который используют для возведения временных рабочих настилов и лесов не рассматривают.

Пиломатериал от 0 до 2 сорта

Материал для сооружения стропила — это доски и брус, качеством отборного (0), 1 или 2 сорта. Влажностью не более 20%.

Доски используют для изготовления ригеля, схваток, кобылок небольших добавочных элементов. Из сдвоенных досок делают стропильные ноги. Доски должны быть только обрезные. Никакого обзола, остатков коры, не допускается. В них могут содержаться источники биологической угрозы.

Доски могут содержать «здоровые» сучки, светлые, ровные, из которых когда-то росла здоровая ветка, на кромке не больше 2.

Укладывать доски в стропильной системе советуют сучками вверх. Хотя для доски второго сорта СНИПы допускают грибковые поражения и загнившие участков до 4 мм, желательно такие доски выбраковывать, не пуская в строительство крыши.

Зеленка. Горельник. Сухостой

Зеленка — это доска, изготовленная из зеленого, живого, леса. Пиломатериалы производят также из сухостоя и горельника. Горельник — лес после пожара. Сухостой — мертвый лес.

Главная проблема пиломатериалов из горельника — это глубокие, часто скрытые трещины вдоль доски. От высокой температуры бревно трескается даже поперек, что противоестественно для древесины. Такие пиломатериалы не выдерживают расчетных нагрузок.

Еще мертвый лес (сухостой и горельник) поражается жуками усачами или древосеками. Усачи населяют как живое, но уже больное дерево, так и мертвый ствол. Поэтому возможно заражение на пилорамах. Личинка жука может оставить в дереве проходы до 10 мм в диаметре.

Доска из горельника или сухостоя требованиям ГОСТа не соответствует.

«Зеленкой» называют и доску «естественной» влажности, изготовленную из свежесрубленного дерева. Влажность свежей ели в среднем 91%. Такое дерево по СНИП использовать в строительстве крыш запрещено.

Калиброванный материала

Калиброванный брус или доска — это пиломатериал точно соответствующий своим линейным размерам по всей длине.

Калибровку пиломатериала понимают в двух значениях:

• промышленная — несколько этапов отбраковки, обработки и сушки на предприятии;
• кустарная, в условиях стройплощадки.

В первом случае калибровка — многоэтапный технологический процесс, который включает многократную отбраковку и камерную сушку, улучшает качественные характеристики материала, а не только его размеры. Такой материал появился недавно. Главный его недостаток — цена. Представляя материал как «калиброванный», продавцы не всегда называют этим понятием именно то, на что рассчитывает покупатель.

В «домашних» условиях калибровка состоит из двух этапов:

• отбраковки досок, которые не соответствуют требованиям конструкции: с наличием сучков, гнили, обзола;
• выравнивания размеров, обычно для стропильной системы черновое.

Важно, чтобы одинаковый размер досок и бруса позволял собирать ровные прочные конструкции без щелей.

Огнестойкость и биоустойчивость

Дерево не является ни огнестойким, ни биоустойчивым материалом. Недостатки устраняют, применяя защитные вещества. Огне- и биозащитные составы или комплексные средства наносят, ориентируясь на инструкции производителя.

Для большинства составов общая рекомендация одна — обрабатывать, пока дерево не промерзло. Когда дерево промерзает, вода внутри волокон превращается в лед. Лед перекрывает вертикальные каналы, идущие вдоль ствола, через которые дерево впитывает все вещества. Глубина обработки резко падает.

Если нет возможности пропитать брус и доски методом погружения, то их покрывают валиком или распылением. Особое внимание уделяют местам стыков и торцов, рубок, опорных площадок. Врубки увеличивают площадь торцов, там дерево сильнее всего впитывает влагу. Рекомендуют наносить средство в два приема, с промежутком по времени для подсушивания. Производитель указывает ориентировочное время высыхания слоев.

Существует мнение, что пропитывать готовую стропильную систему биозащитными средствами бессмысленно, и лучше озаботиться правильным проветриванием. Своды правил требуют покрывать деревянные конструкции каждой двухскатной крыши. СНИПы и практики сходятся в одном. Главное средство защиты кровли от болезней и гниения — это хорошая вентиляция и циркуляция воздуха во всех ее частях, в том числе и в кровельном пироге.

Формы крыш и их стропильные системы

Кроме двускатной, существует несколько различных видов крыш. Делят их по разным критериям.

По количеству скатов:

• односкатные;
• двускатные;
• многоскатные.

Многоскатные:

• многоскатные (шатровые, вальмовые, и др.);
• двущипцовые (двускатные, полувальмовые);
• многощипцовые (например, крестовые).

Но в чистом виде сложные крыши — это чаще всего смесь разных типов. Ниже на фото сложная многоскатная, многощипцовая кровля, сочетание вальмовой и двускатной крыш.

Навес для машин. Два ската, висячие стропила.

Многощипцовая, в основе крестовая крыша над гаражом

Многощипцовая с увеличенным свесом. Ассиметричная. Свес поддерживают стойки с раскосами.

Многощипцовая.

Двускатная ассиметричная кровля небольшого хозблока, с установленными на ней солнечными панелями.

Крыша является частью архитектурного решения, не всегда сложные формы приводят к максимальному эффекту. Вот пример необычного и удивительно современного внешне здания с двускатной стропильной системой.

Классическая крыша с двумя скатами, архитектурный проект в стиле минимализм.

Стропильный каркас задает геометрические и эксплуатационные параметры скатной крыши. Из-за нарушений в технологии монтажа, из-за огрехов в изготовлении его элементов появляются перекосы системы, традиционные протечки, прорехи в покрытии, угрожающие аварийными ситуациями.

Для того чтобы соорудить надежную и устойчивую кровельную конструкцию, нужно четко знать, как выполняется распиловка и установка стропил с последующей фиксацией к опорным элементам.

Классификация стропильных ног

Стропилами, или же стропильными ногами, называются деревянные или металлические балки, установленные на короб дома под заданным углом. Они определяют конфигурацию кровельной конструкции, принимают на себя и стойко сопротивляются сумме постоянных и временных нагрузок, действующих на верхнюю ограждающую систему постройки.

Конструктивная простота стропильных ног крайне обманчива. На самом деле это довольно сложные элементы, требующие тщательной разметки и аккуратного раскроя. Нестыковки в соединениях стропильных ног с мауэрлатом, друг с другом и прочими составляющими системы приводят к изменению формы скатов, нарушению целостности покрытия и разрушению узлов.

С другой стороны, грамотная установка стропильных ног может скорректировать некоторые ошибки в возведении коробки дома, а не усугубить положение четким повторением и усилением перепадов высоты стен. Правда в таких ситуациях элементы каркаса изготавливают в индивидуальном порядке и скрупулезно подгоняют по факту непосредственно на объекте.

Однако прежде чем разбираться со спецификой монтажа, нужно выяснить, в чем заключаются их конструктивные различия, согласно которым стропильные ноги делятся на две группы, это:

• Висячие. Вид стропилин, не имеющих верхней опоры. В вершине крыши стропильные ноги упираются торцами друг в дружку. Чтобы под весом компонентов кровельного пирога и снега, такая конструкция не распирала брус мауэрлата, висячие стропила соединяют горизонтально установленной затяжкой.
• Наслонные. Разновидность стропильных ног, укладываемая на две разные по высоте опоры. Вверху они чаще всего опираются на установленный в крест стропилинам коньковый прогон, реже упираются запиленными под углом торцами друг в дружку. Низ ложится на мауэрлатный брус или упирается в него.

От того, к какой группе относятся стропильные ноги, зависит сфера их применения и технология установки. Висячую разновидность собирают на земле, а выполненные в виде своеобразных треугольников фермы поднимают на крышу и монтируют в полностью подготовленном к установке виде.

Плюс сооружения стропильного каркаса по висячей технологии заключается в безопасности работ и возможности выполнить максимально точно узловые соединения. Если в сооружении крыши используется самый простой вариант висячей фермы с затяжкой внизу, можно отказаться от устройства мауэрлата, в место которого вполне подойдет неширокая выравнивающая доска.

Минусы висячей технологии сопутствуют преимуществам. К примеру, собранную на земле ферму гораздо сложнее транспортировать к месту установки, чем доски и брус для наслонных стропилин. Есть ограничения по перекрываемым пролетам: пределом считается 14 м, свыше которого неразумно устанавливать склонные к провисанию деревянные балки без промежуточных опор.

Стропильные ноги наслонной группы и верхом, и низом опираются на независимые конструкции. Верхушкой их укладывают на прогонную конструкцию, которая монтируется по балкам перекрытия или по лежню, заменяющему мауэрлат на внутренней стене. Низ либо устанавливается на мауэрлат, либо упирается в него, зацепившись за брус зубом или пришитым вместо зуба опорным бруском.

Преимуществом наслонных систем по праву признана возможность перекрытия практически любых по габаритам пролетов. Просто при увеличении перекрываемого пространства конструкция усложняется: дополняется подкосами на пару со стойками, дополнительными прогонами вкупе с лежнями, схватками.

Собирается и монтируется наслонная конструкция дольше, т.к. сооружают ее не из ферм, а из отдельных элементов. Однако как раз у этой схемы больше возможностей в корректировке недочетов короба или неравномерно осевшего сруба. Т.к. стропила наслонного типа укладываются поштучно, есть возможность слегка изменить положение и размеры узла, чтобы в итоге сформировать безукоризненно выровненную плоскость ската.

Специфика изготовления и укладки стропилин

Понятно, что для возведения стропильной системы понадобятся пиломатериалы – длинномерная продукция лесообрабатывающих предприятий с четкими геометрическими параметрами. Нужна будет доска или брус, на которых, естественно, нет монтажных запилов и врубок для установки.

Зачем нужны запилы и врубки? Дело в том, что при постановке на ребро у досок и брусьев слишком маленькая площадь опоры. С мауэрлатом они контактируют лишь одной вестма тонкой линией, из-за чего при малейшей нагрузке сверху могут банально «съехать» с занятой позиции и потащить за собой всю конструкцию.

Для того чтобы увеличить площадь опоры в узле сопряжения стропилины и мауэрлата, или же ее и дополнительного прогона, в брусе или доске выбирают угловую врубку, выпиливают зуб или пришивают опорный брусок. Если верхушка стропилины сопряжена с зеркально противоположным аналогом, то для надежного упора потребуется запил, плоскость которого должна быть четко перпендикулярна горизонту.

Основное правило в сооружении стропильных каркасов заключается в том, чтобы выбранные в пиломатериалах площадки для опирания были строго горизонтальны и вертикальны. При малейших нарушениях горизонтальности с вертикальностью теряется устойчивость, детали конструкции смещаются под собственным весом и действием нагрузки вплоть до полного разрушения системы.

Отметим, что на узлы стропильных систем возложена обязанность в обеспечении возможности незначительного смещения и поворота при превышении нагрузки. Указанные перемещения необходимы для того, чтобы конструкция слегка прогнулась, чуть сдвинулась, но не разрушилась и сохранила устойчивость.

Эти тонкости следует знать и мастеру, решившему заняться изготовлением и монтажом стропил своими руками, и владельцу строящегося дома, не желающему расплачиваться за некачественные трудовые усилия бригады строителей. Разберем распространенные варианты, чтобы уяснить суть процесса.

Сооружение каркаса крыши по висячей технологии

Рассмотрим пример возведения стропильной системы над бревенчатым срубом бани. Пролет между стенками небольшой, его проще и разумней перекрыть висячей конструкцией, установка которой будет производиться на перепуски потолочных балок – матиц.

Бревенчатая основа – вариант практически идеальный для установки висячих систем, т.к. его проще всего стесать в горизонт, устранив необходимость подгонки стропилин в случае нарушения геометрии стопы. Нет никакой необходимости в устройстве мауэрлата. Однако затяжку придется передвинуть вверх, чтобы обойти верхний венец сруба и сформировать полезное чердачное пространство.

Перед выполнением монтажа стропил проводится поэтапная подготовка сруба. С обеих сторон стопы выравниваем перепуски согласно шнурку, привязанному к забитым в две крайние балки гвоздям. Сверху перепусков стесываем горбыль так, чтобы край каждой балки завершался плоской горизонтальной площадкой.

Образовавшуюся после стесывания верхней выпуклости бревна пласть по краям балок выравниваем в горизонт по уровню. Прикладываем указанный контрольный инструмент к трем и более балкам одновременно. Если уровень недостаточно длинен для проведения подобной проверки, используем вместо него длинную рейку или доску.

После стесывания всех излишков проводим разметку гнезд под стропильный зуб. Для этого вновь используем гвозди и шнурку. Заметим, что расчертить на перепусках места выборки гнезд можно как до сооружения висячих ферм, так и после. Однако гораздо удобнее сделать гнезда перед изготовлением стропилин. Они помогут с более высокой точностью провести примерку.

Чтобы облегчить себе работу, желательно найти центр сруба со стороны будущих щипцов. В этих точках рекомендуют прибивать по контрольной рейке, одно из ребер которой будет обозначать ось симметрии. Можно обойтись без реек, если в сооружении крыш уже имеется некоторый опыт.

Дальше приступаем к изготовлению шаблона стропильных ферм:

• Две доски-дюймовки длиной на 10 – 15 см больше, чем запроектированная длина стропилин, сшиваем в вершине гвоздем или болтом так, чтобы они могли поворачиваться вокруг этой соединительной точки.
• На установленной по центру будущего щипца рейке отмечаем проектную высоту стропильной системы. Еще одну метку проставляем выше нее – это высота зуба, точнее, длина вертикали, отложенной от основания зуба до его вершины.
• Сшитые в одной точке доски выставляем на крайние перепуски так, чтобы угол каждой доски упирался в будущее гнездо под зуб.
• Совмещаем точку соединения досок с верхней отметкой на рейке, определяющей длину стропилин с зубом.
• От нижнего угла обеих стропилин откладываем высоту зуба, возвращаемся с заготовкой шаблона на землю и выпиливаем зуб по разметке.
• Возвращаем заготовку шаблона на место, устанавливаем ее, заведя зубья в предназначенные им гнезда. Может получиться так, что после установки вершина заготовки не совпадет с указаниями рейки. Тогда надо вырвать гвоздь и скорректировать положение вершины, обязательно отметив новую точку.
• После подгонки вершины прочерчиваем на обеих досках вертикальную линию их предстоящего стыка, замеряем размер ригеля и отмечаем на обрезках доски форму накладок для верхнего стыка стропилин.

Если все вышло точно и корректировок больше не требуется, шаблон готов. Возвращаемся вместе с ним на землю. Разбираем заготовку и делаем запилы по отмеченным линиям. Полученные в результате примерки и подгонки детали будут служить эталоном для практически поточного производства стропильных ферм в требующемся количестве.

Висячие фермы соберем на земле. Их установку, как и примерку должны проводить по минимуму два человека. Одному мастеру просто не справиться с подобной работой. Находящийся наверху исполнитель будет устанавливать ферму, а второй изменять ее положение согласно указаниям отвеса. Положение каждой выровненной и установленной фермы следует фиксировать временными распорками.

Чтобы увеличить устойчивость системы, под стропилины установим стойки:

• Разметим матицы под место установки дополнительных опор уже проверенным способом: забьем по гвоздю с противоположных сторон и натянем шнурку.
• Выдолбим в бревнах гнезда согласно разметке.
• Примерим обрезок бруска к месту установки. Отметим на нем линию запила с учетом высоты шипа.
• Изготовим стойку и две накладки для ее крепления к стропилине.
• Установим сделанную опору и аналогичным образом закрепим положение стропильной фермы с другой стороны. По выверенной схеме продолжаем работать, пока не оснастим каждую стропилину дополнительной опорой.

Для обеспечения жесткости висячей системы стропильные фермы соединяются ветровыми связями – досками, жердями или рейками, прибитыми изнутри конструкции. С внешней стороны стропильного каркаса жесткость повысится за счет сооружения обрешетки.

К матицам стропильные ноги крепятся гвоздями 200 мм или угловыми скобами. В этом плане металлические уголки и пластины с перфорацией под крепеж ощутимо проигрывают традиционным методам. К боковинам стропилин прибиваем кобылки, выполненные из доски, ширина которой вполовину меньше материала, использованного в изготовлении стропилин.

Длина кобылок должна быть на 70 – 80 см больше запроектированной ширины свеса. Это расстояние нужно для надежного соединения их со стропильными ногами. Кобылки можно раскроить заранее, а можно и без предварительных распилов прибить обрезки узкой доски к стропилам, после чего оформить линию карниза. Однако первый вариант удобнее и экономнее.

В большинстве случаев, как и в приведенном примере, кобылки необходимо частично заглублять в перепуски матиц, для этого:

• Отмечаем по факту ширину кобылки на перепуске.
• Делаем пилой два пропила согласно разметке на 2/3 толщины кобылки. Также пилой надпиливаем бревно между крайними запилами. Дорабатываем углубление стамеской в сопровождении молотка.
• Устанавливаем кобылки в сформированные выемки, сшиваем их со стропилиной гвоздями длиной по 100 мм.

По завершению монтажа всех кобылок в крайние забиваем по гвоздю. Натягиваем контрольную шнурку и отмечаем, где следует отпилить излишки.

Устройство наслонного каркаса крыши

В сооружении стропильного каркаса по наслонной технологии есть много общего с установкой висячей конструкции. Примерка проводится практически в той же последовательности, поэтому описывать действия дважды не имеет смысла. Основная разница в способах формирования верхнего узла, ведь у вершин наслонных стропил есть опора – коньковый прогон.

Если вверху наслонные стропила банально опираются на коньковый прогон, их укладывают либо с разбежкой, т.е. параллельно друг дружке, либо со строго вертикальным стыком, аналогичным состыковке висячих ног. Однако в большинстве случаев верхнюю часть стараются закрепить врубкой или вертикальным запилом с плотным примыканием его к коньковому брусу.

Есть схемы, согласно которым наслонные стропилины опираются не на коньковый, а на боковой прогон. В таких ситуациях верх формируется по висячему принципу, а точку опирания на прогонную балку оформляют угловой врубкой.

Разберем наиболее востребованный в частном строительстве вариант сооружения стропильных ног с опиранием на нижнюю угловую врубку и на коньковый прогон через вертикальный запил. Отметим, что максимальная глубина врубки не должна превышать 1/3 ширины доски.

Вариант разметки строительным угольником:

• На угольнике отмечаем в масштабе высоту крыши и половину пролета. Эти величины отображают уклон скатов и задают основные углы. Пропорции необходимо точно выдержать.
• Если дальнейшее использование угольника не планируется, то пометить отложенные точки можно прикрученными бобышками или короткими винтами с шурупами, если планируется, то лучше краской, которая снимается растворителем.
• К уложенной плашмя доске прикладываем угольник той стороной, на которой отмечена высота крыши. Проводим черту по показаниям угольника – это линия верхнего спила стропилины – участка ее сопряжения с коньковым прогоном.
• Разрезаем по отмеченной линии циркуляционной пилой. Доску для распиловки укладываем плашмя, как положено при разрезании в ширину. Продольные распилы делают с постановкой на ребро.
• От вершины образовавшегося угла откладываем длину так называемой диагонали. Это расстояние от точки сопряжения с прогоном до внешнего края мауэрлата или верхней обвязки, если обустраивается каркасный дом.
• Переносим угольник в эту точку. Проводим линию, параллельную первой.
• Переворачиваем угольник, двигаем им вдоль заготовки так, чтобы слева оказалось 2/3 общего расстояния, а справа 1/3. На картинке это 8ʺ и 4ʺ.
• Линия меньшего отрезка как раз и обозначит нам врубку.

В завершении вычерчиваем на доске абрис карнизного свеса, раскраиваем ее по очерченным линиям и используем сделанную своими руками заготовку стропила для распиловки остальных элементов крыши.

Применить описанный метод можно и без строительного угольника и отметки параметров крыши на нем. Достаточно представлять процесс, чтобы отложить необходимые расстояния обычным чертежным инструментом. Однако без опыта можно запутаться в вычислениях углов и отрезков.

В помощь начинающим строителям разработан шаблон с вариантами формирования угловых врубок. Он поможет сориентироваться в изготовлении стропильных ног из наиболее распространенных в этой сфере пиломатериалов.

В случаях укладки стропильных ног с врубками в верхней и нижней части следует помнить, что глубина обоих выемок должна быть одинаковой, чтобы в ходе строительных работ не изменился уклон кровли. Обычно для устройства двух равных врубок используют вспомогательный брусок, толщина которого не более 1/3 толщины доски.

Заготовка стропилины тогда устанавливается ребром на мауэрлат и на прогон. Брусок прикладывают сбоку в зоне нижнего и верхнего узла, чтобы очертить врубку.

Если врубка нужна только в нижней части стропилины, а верх будет опираться на прогон запилом, доску устанавливают внизу на мауэрлат, а вверху на прогон и брусок, чтобы в результате раскроя не изменился угон наклона ската. Внизу к будущему узлу прикладывают второй брусок аналогичного размера и очерчивают с его помощью абрис будущей врубки.

Для формирования запилов зубом применяются такие же методы. Разница только в форме запила.

Установку наслонных стропилин начинают с монтажа двух крайних ферм. Элементы монтируют по одному, тщательно проверяют их положение с использованием уровня с отвесом. Чаще всего крайние фермы устраивают из спаренных досок, т.к. на них распределяется больше нагрузки. Их фиксируют временными распорками, затем соединяют шнуркой или рейкой, чтобы обозначить плоскость ската.

Рядовые стропилины, расположенные между крайними несущими фермами, устанавливают согласно указаниям шнурки. При необходимости корректируют положение ног в соответствии с фактической ситуацией.

Видео об установке стропильных ног

Установка стропилин с креплением металлическими уголками:

Как изготовить стропильные ноги с запилами для посадки на мауэрлат:

Устройство стропильного каркаса под крышу гаража:

Мы привели и описали лишь часть методов устройства стропильных каркасов. В реальности способов изготовления и установки существенно больше. Однако разбор базовых вариантов позволяет отлично понять, как правильно делать стропила и стропильные фермы для крыши, как запиливать их перед установкой.

---

Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.

Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.

Основные функциональные задачи стропильных систем

При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной «работы» утепленных и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.

Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.

Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:

• Количество осадков в разные периоды года.
• Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
• Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
• Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
• Финансовые возможности домовладельца.

Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.

Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.

Основные элементы конструкции крыши

Детали и узлы стропильных систем

В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.

К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:

• Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
• Мауэрлат — деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.

• Конек — это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
• Обрешетка — это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
• Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.

Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.

Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.

Чердачное пространство

Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.

Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится односкатная крыша или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.

Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.

Уклон скатов

Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.

Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.

Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.

Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.

Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.

Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.

Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.

Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: металлическая черепица или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.

Базовые конструкции стропильных систем

В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.

крепления для стропил

Наслонная система

В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.

Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:

• В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.

• Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.

Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.

• В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.

В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.

Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.

Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.

Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.

Для строительства частных домов чаще всего используется именно наслонная система, поэтому несколько слов следует сказать и о монтажных работах.

• На выведенные несущие стены дома укладывается гидроизоляционный материал – чаще всего это рубероид.
• На гидроизоляцию фиксируется с помощью анкерных креплений мауэрлат — это может быть брус большого сечения (например, 120×150 или 150×150 мм).

• На мауэрлате закрепляются стропила на скользящие или жесткие крепления. Достаточно часто стропила дополнительно фиксируются на внутренней стороне стены с помощью проволочной скрутки. Для этого в стену на расстоянии 250÷300 мм от поверхности мауэрлата вбивается костыль, на который прикручивается проволока, а затем фиксируется на стропильной ноге. Такой крепеж позволит сохранить крышу невредимой во время сильного ветра.

На схеме цифрами обозначены:

1 — стропило;

2 — мауэрлат;

3 — кирпичная стена;

4 — контррейка;

5 — проволочная скрутка;

6 — крепежный элемент.

• В верхней части стропила могут быть соединены одним из вышеописанных способов.
• Для формирования свеса балки перекрытия затяжки или же сами стропильные ноги выводятся за края внешних несущих стен. Такая конструкция позволит защитить стены во время дождя. Ширина свеса должна составлять 500÷600 мм.
• Далее стропильная система укрепляются подкосами, стойками и прогонами.

Перед началом монтажных операций по установке стропильной системы рекомендовано на балки перекрытия хотя бы временно настелить доски.  Это нехитрое приспособление обезопасит проведение работы и сделает их более комфортными.

 Висячая система

Висячая стропильная система монтируется в строениях, где отсутствуют капитальные перегородки внутри здания, а расстояние между боковыми несущими стенами варьируется от 6 до 11 м и более. В этом случае конструкция крыши полностью опирается на несущие стены и дает на них высокую распорную нагрузку. Поэтому, что несколько ослабить напряжение, используются дополнительные скрепляющие горизонтальные элементы, которыми стягиваются стропильные пары — эти детали конструкции называют ригелями или затяжками.

Ригели могут быть закреплены в любом месте по высоте стропил. Их достаточно часто используют в качестве балок чердачного перекрытия, укладывая на мауэрлат.

Для этого вида конструкции стропила изготавливаются из доски сечением примерно в 50×200 мм, но для каждого конкретного строения нужно проводить индивидуальный расчет, который лучше всего доверить специалистам.

• Первым шагом в этой конструкции на боковые несущие стены монтируется мауэрлат.
• Далее, стропила в нижней части врезаются в мауэрлат, а верхние могут быть соединены одним из трех способов, описанных выше. Обычно сначала изготавливается одна стропильная пара, которую монтируют на земле, затем ее поднимают на высоту и подгоняют по месту. После этого эту пару используют в качестве шаблона для изготовления остальных пар.
• После того как будут смонтированы все пары, их по очереди поднимают наверх и устанавливают на мауэрлате, на расстоянии высчитанного шага.
• Следующим шагом подготавливается коньковый прогон, которым будут связаны отдельные стропильные пары в верхней части. При монтаже прогона очень важно соблюсти расстояние шага между стропильных ног.
• Далее, на каждую из стропильных пар закрепляются стягивающие доски. Их для жесткости закрепляют с двух сторон стропила и дополнительно фиксируют к мауэрлату специальными металлическими перфорированными уголками.

• Намётка соединительных узлов стропильной системы обычно проводится гвоздями, но после сборки и выравнивания элементов они жестко фиксируются болтами через металлические пластины и уголки. Только такое крепление сделает конструкцию надежной и прочной.
• Если расстояние между стенами доходит до 10÷11 м, то систему дополнительно стоит укрепить стойками и откосами.

Как висячая, так и наслонная системы используются в монтаже различных конструкций крыш, которые и будут рассмотрены ниже.

Формы крыш и их стропильные системы

Крыши могут иметь один или несколько скатов, соединенных разными способами. Каждая из конструкций формируется индивидуальной каркасной системой, главными элементами в которой являются стропила. Названия крыш напрямую зависят от их конструкций:

Так, в зависимости от конкретных условий, от типа и архитектурных особенностей здания применяются следующие конструкции крыш:

• Односкатная крыша.
• Плоская.
• Двускатная конструкция.
• Вальмовая, четырехскатная.
• Полувальмовая.
• Многощипцовая.
• Шатровая.
• Ломаная или мансардная крыша.

Теперь зная, как выглядят каждая из видов крыш, стоит разобраться, что они собой представляют, и какую конструкцию стропильной системы имеют.

шуруповерт

Односкатная крыша

Как можно понять уже из названия, эта крыша имеет один скат, располагающийся под уклоном. Если строение небольшое по размеру и полностью возводится из кирпича или бетона, то стропила конструкции укладываются на фасадную несущую высокую и на заднюю низкую стену. Если же между фасадом строения и задней стеной расстояние составляет шесть и более метров, то между передней и задней стеной устанавливаются подпорные стойки.

Кроме этого, такие конструкции могут быть сформированы полностью из деревянного бруса или бревен, к этому варианту прибегают в том случае, если стропильная система устанавливается на несущие кирпичные стены, имеющие одну высоту.

Односкатная деревянная стропильная конструкция, предназначенная для строения с расстоянием от стены до стены шесть и более метров, состоит из следующих элементов:

1 – Подкос, поддерживающий стропило.

2 – Подпорная стойка, служащая опорой для стропильных ног.

3 – Стропильная нога.

4 – Коньковый прогон, на который закрепляются верхние стороны стропильных ног.

5 – Лежень, служит для фиксации передней стойки и подкоса.

6 – Мауэрлат, на который закрепляется нижняя сторона стропил методом врубки.

Сложность стропильной системы односкатной крыши напрямую зависит от расстояния между несущими стенами, то есть – и от длины самих стропил. Примеры приведены на иллюстрации ниже:

1 – Простые наслонные стропила в конструкции односкатной крыши, при расстоянии от передней до задней стенки от 3 до 4,5 м.

2 – Если расстояние между несущими стенами составляет от 5 до 6 м, то стропила подпираются подкосами, закрепляемыми на мауэрлат.

3 – Конструкция с расстоянием между стенами от 6 до 7,5 и более метров подпирается стойками (бабками) подпираемыми подкосами.

Такие сложные варианты системы могут быть смонтирована между кирпичными или бетонными несущими стенами.

Односкатные крыши редко можно встретить над жилыми строениями. Чаще их монтируют над верандами, пристройками, хозяйственными объектами и гаражами.

Эту конструкцию можно назвать самой простой в монтаже, особенно в тех случаях, когда правильно произведены все расчеты. Еще одним положительным качеством односкатной крыши можно назвать небольшой расход строительных материалов.

Самым большим недостатком односкатной конструкции является небольшое подкрышное пространство, поэтому ее можно назвать холодной, так как небольшая воздушная прослойка будет плохо удерживать тепло в помещениях дома.

Очень важно правильно произвести расчет уклона односкатной крыши, который будет в первую очередь зависеть от кровельного материала, планируемого к использованию для покрытия. Существуют рекомендованные значения минимальных уклонов для всех кровельных покрытий. Для определения этого параметра можно использовать приведенную ниже таблицу:

Кровельный материал	Минимальный угол уклона ската, градусы
Профнастил	20
Рубероид	3÷4
Металлочерепица	25
Асбестоцементный шифер	20÷35
Керамическая, бетонная черепица	25
Еврошифер (ондулин)	6
Битумная мягкая черепица	11

Если выбрано конкретное кровельное покрытие, то минимальный угол уклона ската можно определить по таблице или следуя инструкции по монтажу материала.

Простейшие расчеты параметров стропильной системы

Если определились с углом ската, то можно будет сразу определить превышение фронтонной части крыши, используя, приведенную ниже формулу:

Формула вычисления превышения фасадной части крыши выглядит так:

Lbc = Lсд × tgA;

Lсд – расстояние между фасадной и задней стеной;

tgA – тангенс угла уклона крыши.

После этого будет несложно вычислить и длину стропил, которые подойдут для рассчитываемой конструкции (без учета карнизных свесов).

Lс = Lbc / sinA

или

Lс = √( Lсд² + Lbc²)

Значения тригонометрических функций несложно отыскать в соответствующих таблицах.

Кстати, именно эти формулы вполне пригодны для расчета любой кровельной конструкции – просто надо умеючи разбить стропильную систему на треугольники. Например, для двускатной крыши Lbc просто станет высотой конька над перекрытием.

Чтобы не заставлять читателя искать справочные данные для самостоятельного расчета, ниже приведены два калькулятора, позволяющие быстро вычислить основные параметры «кровельного треугольника».

Калькулятор расчета высоты «стропильного треугольника»

Калькулятор позволяет определить высоту «стропильного треугольника». В зависимости от типа крыши, это может быть превышение, как в случае с односкатной кровлей, либо высота конька (перелома) для других конструкций.

Аналогично следует дифференцированно подходить к длине горизонтальной проекции стропила.  Если для односкатной крыши это просто расстояние между стеками, то при других вариантах могут быть иные «расклады». Например, для симметричной двускатной крыши это будет половина длины пролета.

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета длины стропила

Расчет проводится на основании величин горизонтальной проекции (Lсд) и высоты стропильного треугольника, определенной ранее (Lbc).

При желании можно включить в расчет и ширину карнизного свеса, если он создается за счет выступающих стропил.

Двускатная стропильная система

Двускатные стропильные системы — самые популярные для одноэтажных частных домов. Они аккуратно смотрятся, хорошо вписываются в любой стиль постройки, надежны и могут быть использованы, в зависимости от угла их уклона, для обустройства чердака под жилые комнаты, подсобные помещения или же просто для создания воздушной прослойки, удерживающей тепло в здании.

саморезы по дереву

Стропильная двускатная система может быть наслонной или висячей, построенной по деревянным балкам или же по железобетонному перекрытию, ее оставляют холодной или же надежно утепляют специальными материалами.

Стропила в этой конструкции крыши опираются на две несущие стены, которые имеют одинаковую высоту. Две прямоугольные скатные поверхности системы могут образовывать равносторонний или разносторонний треугольник.

Второй вариант стропильной системы удобен тем, что одна из плоскостей крыши монтируется под большим углом, и на ее поверхности практически не будет задерживаться снег, поэтому ее лучше всего устраивать с подветренной стороны дома, где больше всего и образуются снеговые заносы.

Фронтоны двускатных крыш обшивают досками или выкладывают кирпичом, делая их своеобразным продолжением стены. Фронтонные треугольные элементы крыши часто называют щипцами, а двускатную конструкцию щипцовой.

Расчеты длины стропил, углов и высоты конька (или серединной стойки-бабки как на схеме) производится по тому же принципу, что и для односкатной крыши.

Если планируется на чердаке обустроить жилое помещение, то стропильная система укрепляется минимальным количеством подпорных элементов, поэтому их расположение должно быть тщательно рассчитано. Обычно для этого варианта применяются затяжки, устанавливаемые в верхней части конструкции — их можно использовать, как каркас под обшивку потолка мансарды. В нижней части стропила подпираются стойками. Они становятся отличным основание для обрешетки, на которую закрепляется материал обшивки стен. В этом варианте стропила скрепляются между собой на коньке крыши под углом друг к другу 85÷90 градусов.

Видео: полезная информация по планированию стропильной системы двускатной крыши



Вальмовая и полувальмовая система стропил

Вальмовые крыши имеют четыре ската, причем фронтонные стороны имеют треугольную пологую форму, а боковые скаты конструкции – трапециевидную. Именно треугольный скат и называется вальмой – он стыкуется с трапециевидной плоскостью под определенным углом.

Вальмовые и полувальмовые стропильные системы практически идентичны и различаются только одним признаком: если в вальмовой конструкции все четыре ската располагаются от конька до карниза, то в полувальмовой торцевые стороны крыши не доходят до карнизной линии.

Стропила трапециевидных скатов в этих системах крыш опираются на длинные несущие стены строения, а треугольных поверхностей — на короткие боковые. Кроме этого, как в вальмовой, так и в полувальмовой конструкции используются диагонально устанавливаемые стропила. Они соединяют верхнюю часть крайних стропильных ферм с углами строения и служат для опоры стропил, формирующих вальму.

В полувальмовых конструкциях торцевые треугольные скаты укорочены, поэтому они подходят для регионов с большой ветровой нагрузкой и планируются так, чтобы торцевой стороной здание было повернуто в наветренную сторону.

Эти два вида крыш также могут иметь наслонную или висячую конструкцию стропил, в зависимости от наличия в здании внутренних капитальных перегородок.

На данном рисунке представлена схема вальмовой стропильной системы:

Как одна, так и другая конструкции крыши могут иметь или не иметь чердачного помещения. Если угол наклона крыши небольшой, то подкрышное пространство требует усиленного утепления, иначе помещения дома будут быстро выхолаживаться.

Следует отметить, что даже при большом уклоне скатов это система мало подходит для обустройства под ней жилых или хозяйственных помещений, так как скаты с четырех сторон значительно ограничивают чердачное пространство.

Скаты крыш вальмовой и полувальмовой стропильных систем обычно располагаются под углом 10÷12 градусов в бесчердачной конструкции, и 25÷30 градусов при обустройстве на чердаке небольших комнат.

Для покрытия вальмовых систем чаще всего используется штучный кровельный материал или битумная черепица. Если для кровли использовать большие листы профнастила или же металлической черепицы, то при их раскрое образуется недопустимо большое количество отходов.

Видео: особенности проектирования и монтажа вальмовой крыши

Шатровая стропильная система

Шатровая система крыши состоит из четырех скатов, имеющих форму равнобедренных треугольников, верхними углами сходящихся в одной точке, по типу пирамиды. Справедливости ради заметим, что в шатровой конструкции может быть и большее количество скатов, но в любом случае, стропила этой системы опираются на равные по высоте стены строения.

Как можно видеть на данной схеме, треугольные скаты крыши — вальмы образованы четырьмя диагональными стропилами, которые формируют ребра крыши. Они в верхней части крыши сходятся в одну точку, а нижней своей стороной фиксируются на углах «коробки» дома. Эти элементы являются остовом каркаса, на котором закрепляются стропила скатов. Шатровые крыши способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому они отлично подойдут для строений, возводимых в ветреных регионах страны.

Шатровые крыши могут быть построены по принципу наслонной или висячей стропильной системы, выбор которой также зависит от наличия центральной опоры или же внутренних несущих перегородок.

Для покрытия данной такой крыши хорошо подойдет мягкая битумная декоративная кровля – она отлично будет смотреться на скатах, а также практически не даст отходов при выполнении раскроя.

Нужно отметить, что шатровую конструкцию можно назвать сложной в монтаже, наверное, поэтому нечасто можно встретить ее на современных частных домах. При ее обустройстве используется балочно-затяжная система, укрепленная подкосами и стойками.

Шатровые стропильные системы могут быть выстроены под разным углом, в зависимости от того, будет ли обустраиваться чердачное помещение, и какая функция ему отводится. Расчет высоты центральной части конструкции производится по выше представленной формуле.

Ломаные стропильные системы

Ломаными называют мансардные стропильные системы, которые используются в тех случаях, когда планируется в чердачном пространстве обустроить жилое помещение, так как эта конструкция формирует максимально просторную площадь будущих комнат. Каждый из двух скатов ломаной стропильной системы состоит из двух плоскостей — верхней и боковой.

Верхние части скатов являются крышей конструкции, а боковые сразу выполняют две функции – и стен, и крыши.

Как можно видеть на данной схеме, конструкция ломаной крыши достаточно сложна, так как каждая из ферм состоит из четырех наслонных стропил, два из которых формируют верхний, а два других – нижний ярус.

• Нижний ярус стропил опирается на балки перекрытия и установленные между ними прогоны или же на мауэрлат, закрепленный на кирпичных или же бетонных стенах. Дополнительно эти стропила фиксируют к внутренней части стены проволочными скрутками.
• Верхняя сторона боковых стропил закрепляется под углом на прогоны, установленные и закрепленные сверху стоек.
• Верхний ярус стропильных ног закрепляется своей нижней стороной на те же прогоны, а верхней стороной – на коньковый прогон.
• Прогоны средней части конструкции соединяются между собой потолочной балкой, перекрывающей мансарду.
• Верхний ярус стропил может иметь висячую и наслонную конструкцию. Он предназначен для формирования каркаса крыши и конька.
• Угол наклона стропил нижнего и верхнего яруса выбирается индивидуально, но идеалом считается вариант, когда угол стропил на коньке составляет 120, а на соединениях стропил нижнего и верхнего яруса 125÷130 градусов.
• Обрешетка, закрепляемая на стропильную систему, может быть сплошной или разреженной, в зависимости от выбранного кровельного покрытия.
• Для ломаной системы подойдет любой кровельный материал, но нужно учитывать его теплопроводность, если мансарда будет утепленной и отапливаемой.
• Всю конструкцию рекомендовано закрыть гидроизоляционной ветрозащитной пленкой.

Мансардная надстройка может быть холодной, например, если ее монтируют над дачным летним коттеджем, или же утепленной, если она служит вторым этажом для капитального частного дома.

Многоскатная стропильная система

Многоскатную стропильную систему можно назвать самой сложной из всех существующих, так как она зачастую включает в себя разные формы крыш — это может быть двускатная и односкатная, шатровая, вальмовая или полувальмовая в различных сочетаниях. Подобный вариант выбирается для домов со сложной внутренней планировкой, и их в последние годы становится все больше.

Сложные стропильные конструкции устраиваются над строениями, имеющими Т- или Г-образную форму, а также с более замысловатыми конфигурациями, с оформлением ендов, оконных проемов, балконов под крышами и других элементов. Поэтому, чтобы проще было разобраться в такой конструкции, ее разбивают на отдельные простые фигуры (прямоугольники, треугольники, трапеции), над которыми и планируется та или иная стропильная система.

При проведении деления строения на отдельные сектора, необходимо выделить основную часть крыши, к которой будут примыкать пристройки. Коньковые прогоны всех пристроек будут стыковаться со стойками основной стропильной системы.

Так как многоскатный вариант крыши состоит из разных стропильных систем, составляя проект будущего строения сразу нужно продумать, какую конструкцию кровли и для каких секторов строения лучше выбрать.

Несколько полезных рекомендаций по выбору системы крыши

Все выше представленные варианты крыш могут быть установлены на деревянные, кирпичные, возведенные из иных материалов строения. Выбирая стропильную систему для того или другого здания, нужно определиться с несколькими факторами:

• Заранее решается, будут ли располагаться в чердачном пространстве хозяйственные или жилые помещения. Если они планируются, то лучше выбирать двускатную или ломаную мансардную крышу, но иногда они могут быть организованы и под вальмовой или односкатной конструкцией.
• В зависимости от внутренней конструкции дома, то есть наличия внутренних несущих перегородок, выбирается наслонная или висячая система.

Кроме этого, учитывается количество выделяющихся секторов дома. Если их несколько, то определяются конструкции крыш для каждого из них.

• Должна быть ясность с типом кровельного материала, которым планируется покрывать крышу, так как от него тоже зависит выбор конструкции стропильной системы.
• Обязательно нужно предусмотреть климатические особенности региона — ветровую и снеговую нагрузку на крышу.
• Следует определить правильное расположение дома относительно преобладающей розы ветров.
• И наконец, необходимо рассчитать свои финансовые возможности, прикинув необходимое количество материалов и их стоимость.

Если нет опыта в проектировании и расчете стропильных систем, то лучшим выходом станет обращение за помощью к специалистам, которые предложат разные варианты крыш и помогут произвести все расчеты. Для любителей же делать все собственными силами, помимо представленного выше алгоритма расчета «кровельного треугольника», в качестве «бонуса» предлагаем алгоритм расчета распределенной нагрузки на стропила – это поможет определиться с сечением пиломатериалов для изготовления стропильных ног.

Калькулятор расчета нагрузки на стропильную систему

Исходными данными для расчетов будут являться регион строительства, тип планируемого кровельного покрытия, угол ската кровли. В расчет включен шаг между стропилами – эту величину можно изменять, добиваясь приемлемого значения распределенной нагрузки на погонный метр стропильной ноги.

Полученное в результате значение станет основой для подбора сечения бруса (диаметра бревна) для стропильных ног по расположенной ниже таблице:

Сечение пиломатериала для мизготовления стропильных ног	Величина распределенной суммарной нагрузки , кг/погонный метр
ИЗ БРЕВНА	ИЗ БРУСА (ДОСКИ)	75	100	125	150	175
диаметр, мм	толщина бруса, мм
40	50	60	70	80	90	100
высота бруса, мм	длина стропила между точками опоры
120	180	170	160	150	140	130	120	4.5	4	3.5	3	2.5
140	200	190	180	170	160	150	140	5	4.5	4	3.5	3
160	—	210	200	190	180	170	160	5.5	5	4.5	4	3.5
180	—	—	220	210	200	190	180	6	5.5	5	4.5	4
200	—	—	—	230	220	210	200	6.5	6	5.5	5	4.5
220	—	—	—	—	240	230	220	—	6.5	6	5.5	5

Как пользоваться таблицей?

Например, получено значение распределенной нагрузки – 100 кг/пог. м. Конструкция крыши предполагает длину стропила между точками опоры – 6 метров. По таблице видим, что нас устраивает вторая снизу строка. Из нее можно выбрать необходимые размеры сечения стропила: это бревно диаметром 200 мм или брус размерами в сечении 70×230; 80×220; 90×210 или 100×200.

Все просто. Осталось только рассчитать распределенную нагрузку.

Для начала – по картам схемам определите зоны своего региона по уровню снеговой и ветровой нагрузки:

В калькуляторе будет предложено указать еще и зону признаку открытости пространства. Там достаточно ясно все расписано, но есть один нюанс. Характерные признаки закрытости места строительства должны располагаться не далее, чем в радиусе 30×h, где h – это высота возводимой кровли над уровнем земли. Например, расчёт ведется для кровли, располагающейся на высоте 6 метров. Оценку окружающего пространства ведем в круге радиусом 180 метров.

Перейти к расчётам

Получив рассчитанное значение, можно определяться с пиломатериалом для изготовления стропильных ног.

Основой красивой и надёжной крыши является прочная конструкция стропильной системы. Важно смонтировать её так, чтобы она служила долгие годы, особенно в сложных местах прилегания к стенам здания, дымоходам и трубам вентиляционной системы. В зависимости от веса снега, ветровой нагрузки и тяжести крыши необходимо выбрать правильный шаг стропил и схему выполнения узлов сочленения отдельных элементов стропильной группы. Мы рассмотрим варианты крепления частей конструкции к балкам перекрытия и конькам, способы увеличения нагрузочной способности стропильных ног и пошаговый монтаж ферм и сложной крыши в целом.

Устройство стропильной системы

Строительство крыши является завершающим этапом возведения дома, она определяет степень защиты здания от атмосферных воздействий и внешний облик всего строения в целом. Каркас крыши, на который монтируется кровля и утеплитель, называется стропильной системой. Устройство стропильной группы зависит от вида крыши и её сложности, от климатических условий и от назначения чердачного помещения. Она крепится на мауэрлат, зафиксированный на стенах дома по периметру, и состоит из следующих элементов:

• балка перекрытия или затяжка — горизонтальный брус, опирающийся на мауэрлат;
• висячие или наслонные стропильные ноги, которые крепятся в нижней части к затяжке или мауэрлату, а в верхней соединяются и образуют конёк;
• прогон — брус, соединяющий фермы стропильной группы;

  

  В зависимости от типа и размеров крыши стропильные системы бывают наслонными, висячими или комбинированными, но их основные элементы во многом повторяются

• стойки, ригели, подкосы и схватки — это вспомогательные элементы, которые необходимы для придания прочности стропилам и всей конструкции крыши;
• нарожники — используются на вальмовых крышах и представляют собой укороченные стропила;

  

  Диагональные стропила вальмовой крыши крепятся нарожниками и шпренгелями, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки

• шпренгели — предназначены для придания прочности диагональным стропилам вальмовой крыши;
• кобылки — применяются для удлинения стропильных ног и нарожников и образуют карнизный свес;
• лобовые доски — крепятся к вертикально обрезанным стропилам или кобылкам и служат для монтажа капельников, ветровых планок и кронштейнов водосточной системы;
• контробрешётка — монтируется на стропила и используется для создания вентиляционного зазора между слоем гидроизоляции и кровельным материалом;
• обрешётка — набивается перпендикулярно контробрешётке и служит для крепления кровельного материала.

Более сложные виды крыш образуются из комбинации скатных, шатровых и вальмовых типов, их стропильная система также собирается из описанных элементов.

Основой любой системы стропил и ферм является жёсткое треугольное соединение, которое придаёт прочность конструкции крыши и позволяет выдерживать вес снега и ветровое воздействие.

Варианты устройства стропил

Стропильная система любого вида предназначена для создания наклонных скатных поверхностей, с которых осадки стекают вниз, не скапливаясь на кровле. Кроме того, наклонная поверхность лучше противостоит разнонаправленным ветровым нагрузкам. При устройстве стропильной системы могут использоваться следующие типы стропил:

• стропильные ноги висячего типа, опираются только на внешние стены здания и затяжку, а между собой соединяются ригелями, стойками и подкосами;
• наслонные стропила имеют дополнительные опоры на внутренние стены дома и жёстко скрепляются с помощью вспомогательных элементов;

  

  Висячие стропила не имеют жёсткой опоры в месте конькового соединения, а наслонные опираются на внутреннюю стену здания через лежни, стойку и прогон

• комбинированные системы используются при строительстве мансардной ломаной крыши или других конструкций, когда в верхней части фермы применяются висячие, а в нижней части ставятся наслонные стропила.

Из этих типов стропил собираются разные виды крыш. Рассмотрим наиболее популярные варианты устройства скатных систем различной конфигурации.

Односкатная стропильная система

Односкатные крыши используются при строительстве загородных домов, гаражей, бань и подсобных помещений. Такие крыши изготавливают с использованием наиболее простой стропильной системы, которая может усложняться с увеличением длины ската. Если расстояние между стенами здания больше 4,5 м, то стропильные ноги усиливают подкосами. При пролётах более 6 м необходимо использовать по две подстропильные ноги с каждой стороны или ставить дополнительную вертикальную стойку с симметричными укосами.

По мере увеличения длины ската конструкция стропильной системы усложняется жёсткими треугольными элементами и схватками, что придаёт ей дополнительную прочность.

Исходя из опыта автора этой статьи, для мягких кровельных материалов при небольших углах наклона скатов необходимо использовать сплошную обрешётку из фанеры толщиной от 12 мм. Когда применяется листовой кровельный материал, следует уменьшать шаг обрешётки до 10 см, увеличивать нахлёст до 15 см и дополнительно герметизировать места стыка листов.

Двускатные и ломаные мансардные конструкции

Двускатный тип крыш, традиционный для всей территории нашей страны, сохраняет популярность и сегодня. Этому способствуют простота и надёжность стропильной системы, а также возможность обустроить холодный или обитаемый чердак. Как правило, двускатная крыша с мансардой образуется висячими стропилами без средней опоры, а её жёсткость обеспечивается ригелями и боковыми стойками, которые и служат стенами и потолком мансардному помещению.

Ломаные двускатные крыши отличаются наибольшим объёмом встроенной мансарды, каркасная система здесь представлена комбинацией висячих и наслонных стропил с разным углом наклона скатов.

Двускатные стропильные системы отличаются простотой конструкции, высокой прочностью и минимальным расходом строительных материалов, такие крыши часто используют в бюджетном дачном строительстве.

Четырёхскатные системы стропил

Четырёхскатные крыши образуются двумя трапециевидными и двумя треугольными скатами и имеют сложную конструкцию стропильной системы с опорным каркасом, на который монтируются рядовые и диагональные балки. Пространство между стропильными лагами заполняется нарожниками, а дополнительной опорой для диагональных ног служат шпренгели, опирающиеся на угловые перемычки.

Четырёхскатные крыши отлично защищены от разнонаправленных порывов ветра и придают зданию особый шик, но их недостатком является дорогая и сложная в монтаже стропильная система.

Стропильная группа полувальмовой крыши, как правило, опирается на боковые и фронтальные стены здания и имеет несколько отличную от прочих конструкцию с усечёнными треугольными скатами.

Устройство несущего каркаса шатровых крыш

Стропила шатровых крыш в верхней части сходятся в одной точке и образуют многогранную пирамиду. Для повышения прочности соединения стропильных ног используются специальные стыковочные элементы, брусья обрешётки и дополнительные нарожники.

Шатровые крыши придают строению неповторимый облик, но отличаются повышенным расходом кровельного покрытия и пиломатериала. Чаще всего они используются на флигелях, беседках, а в усечённом варианте — как крыши эркеров.

Многощипцовые стропильные группы

Многощипцовые крыши представляют собой скатные фрагменты, врезанные под прямым углом друг к другу и образующие в месте соединения внутренние углы или ендовы. Стропила такой крыши имеют разную длину, а сборка этой конструкции требует профессиональных навыков, поскольку величина и угол наклона скатов могут отличаться друг от друга.

Крыши такого типа призваны обеспечить естественное освещение подкровельного пространства и имеют очень привлекательный внешний вид, но их довольно сложно монтировать и утеплять.

Устройство стропильной системы вокруг трубы

Проход вентиляционных и печных труб через крышу иногда требует смещения стропильных ног с нарушением выбранного шага между ними. Но при наличии труб достаточно больших габаритов, объединённых в один блок, этого бывает недостаточно. Необходимо обрезать стропила в месте прохода труб и соединять отрезанные участки с другими стропилами брусками, закреплёнными на уголки. Расстояние между трубой и деревянными элементами должно соответствовать противопожарному зазору в 130–150 мм.

Далее производится крепление обрезанных стропил с помощью вертикальных стоек к затяжкам или балкам перекрытия. Таким образом, вокруг трубы создаётся короб, который не контактирует с её горячей поверхностью и при необходимости заполняется негорючим теплоизолирующим материалом.

Монтаж кровли поверх старого покрытия

В процессе службы кровельное покрытие подвергается естественному износу. Если нет деформации старой стропильной системы и вы убеждены, что она прослужит ещё долгое время, то ремонт можно произвести быстро и качественно. Когда нет времени на демонтаж старой кровли, можно настелить новое покрытие прямо поверх старой крыши. Для этого необходимо точно знать, где проходят стропильные балки с контробрешёткой и доски обрешётки.

По личному мнению, составленному на основе практического опыта, для нового кровельного покрытия лучше выбрать профнастил, металлочерепицу или ондулин, которые не создадут большой нагрузки на конструкции старой крыши.

Видео: замена кровли без демонтажа старой

Шаг стропильных ног при устройстве кровли

При монтаже крыши стропила устанавливаются на определённом расстоянии друг от друга. Это расстояние называется шагом. Рекомендации по выбору шага стропильной системы изложены в СНиП II-26–76^* «Кровли». Решение нужно принимать, учитывая следующие параметры:

• тип крыши;
• длину скатов и угол наклона;
• вид кровельного материала;
• сечение стропил;
• предполагаемую ветровую и снеговую нагрузку.

Шаг и количество стропил можно выбрать на основе рекомендаций и скорректировать с учётом особенностей конкретной крыши. Для простых двускатных крыш с холодными чердаками расчёт можно произвести, опираясь на следующую таблицу.

Таблица: выбор длины, шага и сечения стропил

Длина стропил, м	Шаг стропил, см	Сечение стропил, мм
До 3	60	50Х150
До 3,5	90	50Х175
До 4	110	75Х175
До 4,5	140	75Х200
До 5	175	100Х200
До 5,5	200	100Х250
До 6	140	100Х200

Для мансардных и сложных крыш требуется более прочная стропильная система с более частым расположением ферм и со сменой шага на стыковых участках с разным типом скатов. На таких крышах стропилами служит брус сечением 50Х150 и 100Х200 мм, а шаг выбирается в интервале от 60 до 120 см.

По наблюдениям автора этой статьи, косвенное влияние на выбор шага оказывают размеры утеплительного материала. Например, стандартная ширина утеплителя составляет 60 см, а допустимый шаг стропил сечением 50Х150 мм на скатной крыши находится в диапазоне от 60 до 120 см. Рачительные хозяева выбирают шаг кратным 59 см, чтобы плотно и без зазоров смонтировать утепляющие маты между стропилами.

Устройство крыш сложной конструкции

К сложным крышам относятся многоуровневые архитектурные решения, которые часто отличаются смешением стилей, например, скатная кровля с эркером или сочетание вальмовой конструкции с шатровым элементом. Даже обычная многощипцовая крыша со щипцами на разных уровнях имеет зачастую весьма сложную стропильную систему. Проектирование таких систем выполняется в соответствии с требованиями СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» и СП 17.13330.2011 «Кровли». К проектным работам следует привлекать профессиональных специалистов, поскольку даже небольшая ошибка может привести к браку и потере дорогостоящих материалов.

Стропильную систему сложных крыш можно разбить на более простые составные части, а в местах их соединения смонтировать ендовы, вертикальные стойки и горизонтальные балки конькового типа.

При монтаже сложных стропильных систем важно следить за тем, чтобы на всех скатах сохранялся зазор для подкровельной вентиляции, иначе конденсат приведёт к повреждению стропил, обрешётки и утеплительного слоя.

Видео: устройство сложных крыш

Узлы стропильной системы

Узлы, соединяющие элементы стропильной группы, выполняют функцию обеспечения жёсткого и прочного крепления деталей. К качеству сборки узлов предъявляются повышенные требования, поскольку в этих соединениях происходит равномерное распределение нагрузки с несущих элементов на затяжки, балки перекрытия и мауэрлат. К основным видам соединений, которые применяются при монтаже стропил, относятся следующие узлы:

• коньковый — место соединения верхней части стропильных ног;
• карнизный — соединение нижней части стропил с мауэрлатом или затяжкой;

  

  Основные несущие узлы стропильной системы необходимо выполнять в соответствии с повышенными требованиями по уровню выдерживаемых нагрузок

• узлы соединения подкосов и ригелей со стропильной ногой.

Существуют также особенно сложные соединения, например, узел примыкания диагональных стропил вальмовой крыши к прогону и мауэрлату или узел ломаной крыши, где соединяются пять деталей стропильной системы.

Рассмотрим узел крепления стропил, стоек, прогонов и затяжек на примере ломаной мансардной крыши. В нём вертикальная стойка с помощью врезки соединяется с горизонтальным прогоном и затяжкой, далее к ним монтируется нижняя стропильная нога, которая опирается на затяжку с помощью врезки и металлической скобы. Затем верхняя стропильная ферма скрепляется коньковыми стяжками и тоже врезается в затяжку и фиксируется на скобу. В прочих узлах стропильной системы, которые применяются на различных видах крыш, используются те же принципы соединения деталей. В качестве крепёжных элементов используются гвозди, саморезы, болты, перфорированные металлические полосы и уголки различной конструкции.

Монтаж стропильной системы

Перед началом возведения стропильной системы необходимо провести подготовительные мероприятия для обеспечения эффективной и быстрой сборки. Нужно создать безопасные условия для проведения работ, приготовить место для раскроя и изготовления шаблонов, а также обеспечить наличие пиломатериала и крепёжных элементов. В процессе монтажа потребуются рабочие чертежи и следующие инструменты:

• угломер (малка), уровень, строительный карандаш, шнур;
• цепная бензопила для грубого раскроя и обрезки;
• дисковая пила, электролобзик;
• электродрель, шуруповёрт;
• молоток, стамески.

Перед сборкой необходимо изготовить шаблоны однотипных элементов стропильной системы и убедиться в их качественной стыковке и хорошем прилегании на месте монтажа.

Завершающим этапом подготовительных работ является раскрой пиломатериала по размерам, пропитка элементов антипиреновыми и антисептическими составами и естественная просушка не менее суток.

При отсутствии проектной документации на крышу важно заранее выбрать способы крепления стропильных ног в коньковой и карнизной части, а также конструктивные решения для соединения деталей в различных стыковочных и иных узлах.

Крепление стропил к балкам перекрытия

Крепление стропил на балки перекрытия или затяжки в нижней части производится различными способами в зависимости от сложности фермы и длины, а следовательно, и веса стропильных ног. Стропила длиной менее 4 м и сечением 50Х100 мм достаточно крепить к балкам дощатым узлом или с помощью металлических пластин, обрезая брус под необходимым углом и используя прибоины.

При больших величинах длины и веса стропильных ног и предполагаемой снеговой и ветровой нагрузки соединение необходимо выполнять лобовой врубкой, одинарным или двойным зубом. При этом используются подбалочные подкладки, обеспечивающие плотное прилегание резьбовых шпилек. Перед монтажом необходимо создать шаблоны, которые обеспечат правильный раскрой материалов на узле врубки и безупречное прилегание элементов. Чтобы избежать сколов на краях балки перекрытия, необходимо производить врубку на глубину не менее 2 см и на расстоянии 1,5 h от края балки (где h − высота балки).

Важно, чтобы отверстия под резьбовые шпильки располагались под углом 90^о к верхней плоскости стропил, поскольку это обеспечит плотное прилегание и надёжное крепление деталей между собой без смещений и перекосов.

Как правильно сделать запилы на стропильных балках

В процессе сборки стропильной системы необходимо стыковать элементы с разными углами наклона. Для разметки запилов, врубок и угловых соединений используются строительные уровни и угломерные инструменты, а при массовом производстве однотипных деталей изготавливаются шаблоны. Запилы на стропилах можно сделать в следующей последовательности.

1. Брус выставляется на мауэрлат и коньковый прогон, по уровню размечаются вертикальные линии и точное положение врезки.
2. Угол наклона фиксируется на малке, а размеры врезки измеряются рулеткой или угольником.
3. С помощью угольника и угломера результаты замеров переносятся на заготовки, после чего размечаются углы обрезки и размеры шипов врубки.
4. На размеченной заготовке производятся необходимые запилы.

Диагональные стропила или нарожники приходят к стыку под разными углами в двух плоскостях, в этом случае с помощью уровня размечается вертикальный угол стыка, а затем нужный угол примыкания фиксируется малкой и переносится на деталь.

По мнению автора статьи, раскрой материала по единому образцу не является лишней операцией, поскольку потери времени на изготовление шаблонов с лихвой окупаются в процессе монтажа, который значительно ускоряется и становится более рациональным и качественным. Нужно обратить внимание на исправное состояние угломерного инструмента и использовать только проверенные экземпляры.

Монтаж стропильной системы своими руками пошагово

Многие владельцы в целях экономии монтируют крышу дома самостоятельно. При наличии некоторого строительного опыта это решение является вполне оправданным, поскольку даже сложные крыши вполне возможно собрать своими руками, имея проектную документацию. При отсутствии проекта необходимо самому сделать чертёж будущей конструкции с основными параметрами и размерами элементов стропильной системы.

Заготовки для стропильных ферм можно собирать на земле или прямо на крыше. Обычно изготавливается треугольник из двух боковых балок и нижней затяжки, все остальные элементы монтируются после установки фермы в вертикальное положение. Каждую конструкцию нужно изготавливать по заранее сделанному и опробованному на месте установки шаблону. При значительных длине и весе элементов конструкции сборка производится поэтапно.

Монтаж производится в следующей последовательности.

1. На резьбовые шпильки армированного пояса или последний венец стен по периметру монтируются цельные брусья мауэрлата для обеспечения равномерного распределения нагрузки со стропильной системы на стены здания.

   

   В домах их бетона или строительных блоков мауэрлат устанавливается на шпильки, вмурованные в армопояс, в деревянных строениях его роль обычно играет последний венец стены

2. На мауэрлат крепятся балки перекрытия или затяжки с помощью скоб, металлических уголков или болтов. При использовании длинных и массивных стропильных ног на середину балок перекрытия монтируются вертикальные стойки, а на них крепятся коньковые прогоны.
3. Первая заготовка под стропильную ферму устанавливается с одного края крыши (на фронтоне). На стропильных ногах делается врезка, и они крепятся к мауэрлату, балкам перекрытия и коньковому прогону.

   

   Первыми устанавливаются стропильные фермы на фронтонах

4. Вторая заготовка устанавливается на месте другого фронтона.
5. Обе фермы закрепляются в вертикальном положении, которое контролируется уровнем или отвесом.
6. Между установленными фермами натягиваются направляющие шнуры.

   

   Между установленными на фронтонах стропильными фермами натягиваются направляющие шнуры для контроля правильности положения промежуточных элементов

7. Устанавливаются промежуточные стропильные конструкции с выбранным шагом. Все они должны выравниваться по вертикали и по натянутым шнурам.
8. Монтируется коньковый и дополнительные горизонтальные прогоны (если они предусмотрены конструкцией).
9. Стропила усиливаются ригелями, стойками и другими элементами, предусмотренными проектом.

   

   После установки всех стропильных ферм монтируются горизонтальные прогоны и дополнительные усиливающие элементы

10. На вальмовых крышах вначале устанавливаются рядовые стропила, опирающиеся на коньковый прогон и мауэрлат, а затем поочерёдно ставятся диагональные стропила и нарожники.
11. С помощью фронтонных и лобовых досок формируются свесы, которые защищают стены здания от осадков.
12. На стропила крепится гидроизоляционная плёнка с провисом не более 20 мм и бруски контробрешётки, которые обеспечивают вентиляционный зазор между гидроизоляцией и кровельным покрытием. Затем укладывается продольная обрешётка, которая служит основанием под кровельное покрытие.

    

    Монтаж гидроизолирующей плёнки, контробрешётки и обрешётки завершает работы по сборке стропильной системы

Опыт показывает, что при длине стропил более 6 м наращивать их в стыках нужно с применением шипа, двусторонних накладок и с помощью резьбовых шпилек или болтов, установленных с шагом от 15 до 20 см. Место стыка нужно усилить дополнительными стойками или подкосами. В 2010 году по указанной технологии автором была смонтирована крыша с длиной стропильных ног более восьми метров, до настоящего времени на скатах прогибов и других изменений формы не обнаружено.

Сложные крыши монтируются, начиная с основных несущих конструкций, на которых базируется стропильная система. Затем устанавливаются рядовые и диагональные стропильные ноги, нарожники и вспомогательные элементы. В заключение разнотипные фрагменты стыкуются между собой в единую конструкцию.

Рекомендации по самостоятельной установке

По мнению автора этой статьи, который смонтировал своими руками три крыши разной сложности, монтаж стропильной системы можно и нужно проводить самому. Первая крыша была раскроена и собрана по чертежу за четыре дня, а на пятый и шестой день были смонтированы гидроизоляция, обрешётка, лобовые доски и кровельный материал. На вторую крышу ушло три с половиной дня, а третья была возведена уже за два дня. С ростом мастерства и при правильном планировании работ монтаж стропильной системы значительно ускоряется. Если имеется строительный опыт, то установить крышу с надлежащим качеством совсем несложно. В случае возникновения затруднений необходимо привлечь для консультации инженеров-проектировщиков или профессиональных строителей, которые помогут в сложной ситуации.

Видео: устройство и монтаж стропильной системы

Мы рассмотрели варианты сборки стропильной системы в местах сочленения с трубами, поверх старых крыш, в местах прилегания к мауэрлату, а также в случае сложных стропильных конструкций. Попутно изучили некоторые способы соединения элементов ферм и скатов. Крышу можно собрать и своими руками, важно неукоснительно выполнять пошаговую инструкцию и строго соблюдать технику безопасности, тогда успех будет обеспечен.