Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Крыша здания защищает его от холодов, дождя и ветра. Это такой же важный элемент, как наружные стены и фундамент. Стропильная система является несущим каркасом крыши. Она берет на себя все нагрузки: от конструкций, от снега и ветра. Чтобы не возникло проблем при эксплуатации, конструкция крыши дома должна быть прочной и надежной. Монтаж стропильной системы своими руками стоит выполнять только после тщательной подготовки и изучения всей необходимой информации.

Разновидности соединительных узлов

База каркаса крыши – стропильные фермы, в каковые отдельные элемента, соединятся между собой в конструкции разной геометрической формы, к примеру, треугольной либо пятиугольной. Одной из наиболее прочных и устойчивых к внешним действиям фигурой есть треугольник, как раз таковой вид имеют фермы двухскатных и полувальмовых, вальмовых и шатровых крыш. Соединительным узлом именуют место сращивания либо крепления стропил между собой, с мауэрлатом, дополнительными опорами. При сооружении стропильной системы употребляются следующие виды узлов:

  • Узел крепления к мауэрлату. Любая стропильная нога имеет точку крепления к основанию каркаса, именуемому мауэрлатым брусом. Его задача – равномерно распределять нагрузку от веса кровли и передавать ее через несущие стенки к фундаменту сооружения. Нарушение целостности мауэрлата снижает его прочность, исходя из этого соединение делаю, применяя бруски, железные уголки либо делая выпилы на концах стропильных ног.
  • Узел соединения стропил между собой. Соединение стропил крыши между собой делают в коньке крыши. Кроме веса кровельного материала, ноги каркаса испытывают нагрузку на распирание и на прогиб. Исходя из этого коньковый узел находится под постоянным давлением. От прочности и аккуратности этого крепления зависит надежность и несущая свойство стропильной системы.
  • Узел стыковки с дополнительными опорными элементами. Дабы снизить и перераспределить нагрузку со стопил, применяют ригели, затяжки, подкосы и стойки. Их связывают между собой посредством крепления «в полдерева», железными накладками либо гвоздями.
  • Узел сращивания. Для изготовления стропил для крыш с шириной ската, превышающей стандартную длину досок 6 м, используют способ сращивания пиломатериалов из 2-3 фрагментов.

Принципиально важно! В строительных работах стропильного каркаса применяют два типа соединительных узлов: твёрдые и подвижные. Твёрдыми именуют крепления, в то время, когда элементы фиксируются между собой без движений. Подвижные соединения имеют возможность изменять свое положение, для них используют особые железные «ползунки».

Удлинение стропил – зачем нам это знать?

Несущая конструкция скатной крыши здания называется стропилами. Они состоят из вертикальных стоек, подкосов и уложенных наклонно стропильных ног. Последние нижними концами опираются не на сами стены, а на специальный опорный брус – мауэрлат.

Опорой для верхних концов служит балка-прогон, смонтированная на системе вертикальных стоек. Проектом здания предусматривается строго определенная конструкция крыши с заранее заданными параметрами. Так, например, длина стропильных ног определяется геометрическими размерами ската, а их сечение зависит от расчетной нагрузки на стропила. То же самое касается и всех элементов конструкции.

Увеличение же размеров брусьев, стоек или бревен в вертикальном направлении известно под термином «наращивание стропил», причем и здесь оси двух частей образуют прямую линию. А вот сращивание ведется в горизонтальном направлении и часто применимо к увеличению длины стропильных ног.

Конструктивные элементы двухскатных крыш

В общем-то, все эти элементы двускатных крыш представляют собой доски, бруски и балки различной длины, формы и сечения. Рассмотрим их все по порядку.

Читайте также:  Монтаж двухскатной крыши: устройство, расчёт, стропильная система

Мауэрлат

Это хвойный брус квадратного сечения, размер которого обычно составляет 10 или 15 сантиметров. Его кладут вдоль каждой из несущих стен, прикрепляя к ним стержнями на резьбе или анкерами. Предназначение данного элемента – равномерная передача нагрузки от ног стропил к несущим стенам.

Стропильная нога

Это брус, в разрезе имеющий размеры 15 сантиметров на 5 (или 10) сантиметров. Именно из таких элементов собирается наш треугольный контур кровли, который несет всю тяжесть ветра, града, снега и прочих превратностей погоды. Чтобы достойно выдерживать эти нагрузки, стропильные ноги располагают с шагом от 0,6 до 1,2 метра. Чем более увесистой предполагается кровля, тем меньше данное расстояние. Кроме этого, шаг стропил, в некоторых случаях, будет зависеть от конструктивных особенностей используемого кровельного покрытия.

Лежень

Квадратный брус для этого элемента имеет такое же сечение, как и для мауэрлата – 10/10 или 15/15 сантиметров. Его горизонтально кладут на внутреннюю несущую стену, дабы равномерно распределить нагрузку от кровельных стоек.

Затяжка

Данный элемент применяется для висячих стропильной системы. Он завершает треугольник стропильных ног, не позволяя ему расползаться.

Стойки

Брус для них берется квадратный, такой же, как для предыдущего элемента. Стойки размещаются вертикально, беря на себя нагрузку от конька и передавая ее несущей стене внутри дома.

Подкосы

Эти элементы выполняют роль передаточного звена между ногами стропил и несущими элементами. Соединив затяжку и подкосы, получают ферму – весьма крепкий элемент. Даже при наличии большого пролета ферма стойко вынесет все нагрузки.

Обрешетка

Перпендикулярно ногам стропил кладут бруски (или доски) обрешетки. Передавая всю тяжесть кровли стропильным ногам, данный элемент конструкции дополнительно их скрепляет. Предпочтительнее для обустройства обрешетки брать обрезные бруски или доски. Но за неимением лучшего сгодится и доска необрезная – но со снятой корой. Ну, а в случае мягкого кровельного покрытия (к примеру, черепица на битумной основе) обрешетку делают сплошной. Для этого берут влагостойкие фанерные листы.

Конек крыши

Конек это верхнее место крыши соединяющее два ската крыши. Образуется он путем соединения стропильных ног в верхней части крыши. Он расположен горизонтально.

Свес крыши

Данный элемент, выступающий от стен на расстояние примерно 40 сантиметров, не дает дождевым потокам намочить эти стены.

Кобылки

И вновь «лошадиное» название. Эти элементы конструкции стропильной системы двухскатной крыши нужны для организации свеса крыши. Необходимость в них появляется лишь тогда, когда стропильные ноги слишком короткие, и для свеса их не хватает. Тогда эти ноги удлиняют кобылками, которые представляют собой доски несколько меньшего сечения.

Сфера использования опор

Процесс усадки деревянных домов идет особенно интенсивно в течение первых нескольких лет эксплуатации. Изменение форм и размеров конструкции в основном обусловлено изменениями температурного фона и уровня влажности. При этом меняется высота каждого отдельного бревна или бруса, следствием чего становится общее изменение высоты стены, которое складывается из изменения параметров каждого элемента в отдельности. Из сказанного можно заключить, что по мере увеличения высоты стены увеличивается и степень ее усадки во время эксплуатации. Максимальной высотой обладает расположенная под коньком стена – значит, и ее усадка является наибольшей.

Стены, служащие опорой для расположенных по краям дома стропил, подвергаются меньшей усадке. В течением времени этот процесс приводит к изменению угла наклона крыши. По этой причине появляется необходимость учитывать данные геометрических изменений при осуществлении крепления стропил и обеспечения подвижности соединений.

Расположенные в коньке стропила создают вращающимися относительно друг друга, с двух сторон закрепляя их с помощью изготавливаемых на основе металла пластин на шпильках.

Определенную сложность представляют нижние края стропил, так как во время усадки они не только поворачиваются, но и сдвигаются относительно стены. Устройство жесткого и неподвижно зафиксированного крепления стропильной ноги к стене приведет к ее выпиранию в результате усадки.

Читайте также:  HEPA-фильтр: что это, как работает и чем отличается от других

Для стропил необходимо обеспечить возможность не очень большого, но все же ощутимого поворота и определенного сдвига вдоль стены без сокращения степени прочности крепления. В прежние времена с этой целью использовали отожженную проволоку. С ее помощью верхнее бревно привязывалось к стропильной ноге. Такой прием обеспечивал подвижность и надежность создаваемого крепления.

Сфера использования опор

Скользящие опоры для стропил стали эффективной, наиболее удобной в плане монтажа и удовлетворяющей всем требованиям заменой описанному способу. При его использовании стропильная нога надежно закрепляется на брусе или бревне мауэрлата. Если в системе стропил используется клееный брус, этот метод становится единственным, обеспечивающим одновременно необходимую подвижность и прочность. Местом расположения крепления является участок вдоль смещения балки. Для этого древесина верхнего бруса стачивается. В результате получается площадка – на ней и крепится неподвижная нижняя часть опоры.

При выполнении монтажа опора должна располагаться таким образом, чтобы запас ее хода на сдвиг оказался максимально возможным.

Как правило, крепление стропил производится по двум сторонам стропильной ноги, однако при низкой кровле и небольшой величине уклонов кровельных скатов можно ограничиться одним креплением.

Стропильная нога, имеющая промежуточные опоры между брусом мауэрлата и коньком, также должна быть закреплена с помощью скользящей опоры.

Типы стропил

Выделяют две конструкции:

  • с наслонными стропилами;
  • с висячими стропилами.

Устройство крыши деревянного дома возможно только с использованием первых. Это вызвано двумя правилами:

  • висячие стропила должны крепиться к мауэрлату жестко;
  • в деревянном доме стропила должны крепиться к мауэрлату шарнирно.
Типы стропил

Два этих высказывания противоречат друг другу, поэтому стропильная система деревянного дома может содержать только наслонные элементы.

В деревянном доме монтируют только наслонные стропила

Наслонные балки представляют собой элементы, которые опираются на мауэрлат в нижней точке и на коньковый прогон в верхней. Это позволяет уменьшить горизонтальный распор, который действует на стены, когда стропила пытаются разъехаться и принять горизонтальное положение. Элементы могут быть усилены стойками или подкосами. Схватки в этом случае можно располагать через одну пару ног.

Висячие баки опираются только в нижней точке на мауэрлат. Наверху они просто упираются друг в друга. Чтобы система из деревянных элементов не разъехалась, обязательно делают затяжки. Лучше устанавливать их на каждую пару ног. Такой вариант характеризуется сильным действием распора на наружные стены, но зато позволяет получить больше свободного пространства внутри мансарды.

Особенности кровельных конструкций

Задача наслонных и висячих стропильных систем кровли – максимально равномерная передача нагрузки подстропильной конструкции, которая, в свою очередь, распределяет нагрузку на несущие стены и фундамент постройки. Подстропильная конструкция обычно является мауэрлатом (балкой, уложенной вдоль на каждой несущей стене). Также это могут быть опоры перекрытия (укладываются на стене поперек) или верхний венец сруба из бруса или бревна.

Выбор способа крепления стропил к мауэрлату зависит от их типа. Наслонная конструкция заставляет мауэрлат работать на срез, в то время, как висячие фермы – на сжатие, направление которого совпадает с ориентацией несущих стен.

Как продлить срок службы стропил

Стропильная система начинает гнить из-за попадания влаги, которое может произойти в результате плохого воздухообмена в подкровельном пространстве или протечек. Важно сделать хорошую гидро- и пароизоляцию кровли.

Если воздухообмен недостаточный — это можно проверить, измерив температуру на верхней границе слоя утеплителя, она не должна быть больше 2С при любой температуре нижу нуля на улице — делают дополнительные продухи. Площадь продухов и слуховых окон в сумме должна быть 1/500-1/300 площади кровли. Если используется рыхлый утеплитель, который имеет свойство слеживаться, то раз в 5 лет его разрыхляют. При необходимости толщину слоя утеплителя на перекрытии увеличивают, у наружных стен ее можно увеличить в два раза по сравнению с расчетной.

Двускатная крыша и ее особенности

Крыша представляет собой одну или несколько плоскостей, накрытых кровлей и предназначенных для отсечки внешних погодных или атмосферных проявлений. Каждая плоскость называется скатом, поэтому двускатная крыша по определению имеет две защитные плоскости. Они могут быть симметричными или асимметричными, иметь одинаковый или разный угол наклона. Конфигурация обусловлена замыслом архитектора, особенностями климата в регионе, наличием сильных ветров и т.д. Наиболее распространены симметричные двускатные конструкции, так как они создают равномерную нагрузку на стены и фундамент.

Угол наклона скатов

Плоскости крыши обязательно должны иметь уклон, обеспечивающий сход снега или воды. Величина угла — расчетный показатель, она не может быть выбрана произвольно. Факторы, влияющие на выбор уклона:

  1. Количество снега, выпадающего в зимнее время, характерное для данного региона.
  2. Количество дождей, их сила и продолжительность.
  3. Преобладающие ветра, их сила и продолжительность, возможность шквалистых порывов или ураганных значений.

Смысл расчёта угла наклона скатов состоит в определении оптимального положения плоскостей, обеспечивающего своевременный сход снега, сток дождевой воды и, при этом, не создающего чрезмерного сопротивления ветровым потокам. Нагрузки от снега в зимний период исчисляются тоннами, а порывы ветра создают значительное воздействие на несущие конструкции дома и фундамент. Приходится искать «золотую середину», позволяющую получить достаточный уклон при невысоком сопротивлении ветру. В некоторых регионах, имеющих определённые преобладающие ветра и большие количества осадков, оптимальным выбором становится асимметричная форма крыши, пологая с наветренной стороны и крутая на подветренном склоне. Для достижения такой формы приходится создавать две плоскости разной площади с линией перелома, расположенной вне оси симметрии здания. При создании проекта дома обязательно надо учесть преобладающее направление ветров, чтобы нагрузка приходилась на склоны крыши и создавала минимальное напряжение несущих конструкций.

Компоненты подстропильных конструкций

Система должна обладать высокой устойчивостью. Для того чтобы достичь этого, наклонные стропила нужно обеспечить горизонтальной схваткой, использование которой немного обеспечит устойчивость, но совсем немного. Прикреплять её стоит там, где схватка пересекает стойки. Она обязательно сработает в любых обстоятельствах. Их расположение нужно сориентировать со средним человеческим ростом. А если вы конец стропила вынесете наружу, устойчивость гарантируется.

Если случиться аварийная ситуация это обеспечит схватке сработать молниеносно и безошибочно. Если целью стоит повышение устойчивости наслонных стропил и системы в целом жёстко зафиксируйте стойки. Если перекрытие чердака неудачно, то усиление устойчивости окажется невозможным. Те строения, которые содержат 2 внутренние стены, используют сквозящие стропильные конструкции. Нужно правильно выбрать все компоненты, от этого зависит качество сделанной работы и надёжность крыши.

Какими бывают прогоны

Прогоны бывают цельными и составными.

Цельные прогоны изготавливаются из одного куска древесины и укладываются своими концами на противоположные фронтоны стен.

Однако при большой длине, из –за того, что на них действуют серьезные изгибающие нагрузки, они становятся слишком громоздкими. Громоздкими настолько, что их изготовление обходится дорого, а монтаж возможен исключительно при помощи грузоподъемных механизмов. Между тем, в этом нет необходимости в случае если будут укладываться легкие кровельные материалы (например, ондулин).

Кроме того они практически сразу изогнутся под собственным весом.

При больших длинах конькового прогона его рационально делать составным. Для того чтобы нагрузки не деформировали и не разрушили его необходимо установить вертикальную стойку на которую прогон будет опираться и передавать часть действующих нагрузок.