Устройство стропильной системы крыши

Чтобы отстроенный дом прослужил много лет, будучи крепким и надежным, ему нужен не только хороший фундамент. Не менее значимым элементом является стропильная система крыши, которая принимает на себя все превратности непогоды. И она с честью должна выдержать нагрузки в виде порывов ветра, обильных снегопадов и сильных ливней. Поговорим о том, как устроена и как правильно построить эту систему.

Основные типы существующих кровель

Виды кровель, используемые в строительстве очень разнообразны. Основных типов, которые пользуются популярностью у строителей, пять:

  1. круглая;
  2. односкатная;
  3. двухскатная;
  4. шестискатная или ломаная;
  5. четырехскатная или шатровая (конверт).

Особой любовью у профессионалов строительного дела пользуется шатровая крыша. Это можно объяснить тем, что строение с шатровой кровлей имеет презентабельную внешность. Кроме того, она обеспечивает строению значительное укрепление.

Еще одним огромным плюсом шатровой крыши является ее экономичность в исполнении. Это объясняется отсутствием фронтонов и использованием коротких балок, что позволяет закупить меньше строительного материала и сэкономить на этом.

К тому же шатровая крыша имеет отличное водоотведение из-за наклона скатов, срок эксплуатации материалов для кровли благодаря этому значительно увеличивается.

Важно: Шатровая крыша для дома, террасы, беседки более предпочтительна. Специалисты рекомендуют ее как один из самых практичных и надежных вариантов кровли.

Нормативное регулирование

При устройстве крыши важно учитывать следующие факторы:

  • Наличие вентиляционного зазора между ветрогидроизоляционной мембраной (укладывается поверх слоя теплоизоляции) и покрытием на утепленных совмещенных крышах из штучных и листовых кровельных материалов.
  • Наличие пароизоляционной мембраны с внутренней стороны чердака или мансарды, перед слоем утеплителя. Она служит для защиты волокнистого теплоизоляционного материала от конденсата.
  • Несущие конструкции обычно сооружаются из пиломатериалов – сечение выбирается в зависимости от разновидности системы, веса «кровельного пирога» и предполагаемых эксплуатационных нагрузок.
  • Элементы безопасности подбираются с учетом вида и особенностей кровли – снегозадержатели, молниеотводы, лестницы, ходовые трапы и т.д.
  • При реконструкции существующей крыши проверяется состояние теплоизоляции – при недостаточной прочности и высокой влажности ее нужно полностью заменить. При удовлетворительных прочностных показателях утеплитель допускается просто просушить – для этого можно обустроить вентиляционные каналы в 2-х взаимно перпендикулярных направлениях или полностью раскрыть гидроизоляционную мембрану (при наличии такой возможности) на определенное время.

Рисунок 2. Основные конструктивные детали кровельной системы

Устройство шатровой конструкции

Четырехскатная шатровая крыша и стропильная система могут быть устроены двумя способами: висячим или наклонным. Комплекс стропил наклонного типа считается наиболее экономичным и простым в устройстве. Основные конструкционные элементы шатровой крыши состоят из:

  • Коньковый узел — элемент, где происходит соединение всех стропильных ног, образуя ее точку вершины;
  • Наличие ската треугольной формы, стропила выполняют поддержку и образуют поверхность конструкции. Угол наклона должен равняться 20-50 градусов независимо от количества углов крыши;
  • Свесы — данный элемент выполняет защитную функцию здания от осадков и ветровых порывов. Кобылки и стропильные ноги отвечают за качественное формирование свесов.

Для информации! Свесы способны надежно защитить здание при условии допустимой длины элемента, поэтому выполняя расчеты учитывайте длину свеса не менее 50 см.

  • Кровельное покрытие — строительный материал, покрывающий стропильную систему всей конструкции. Основная задача кровельного материала — защита всей плоскости от проникновения снега, дождя и холода. Чаще всего в качестве материала используют металлочерепицу, шифер, рубероид, ондулин.
  • Стропильная система — важный элемент шатровой конструкции, выполняет функцию поддержки, способна отражать нагрузку и предотвращает разрушение фундамента, несущих элементов сооружения;
  • Система водостока — отвечает за беспрепятственный выход влаги в ливневую канализацию. Комплекс включает в себя вертикальные трубы, воронки и желобы.

Расчёт стропильной системы мансардной крыши

Стропильная система является основой крыши, поэтому важно выбрать ту конструкцию, которая наиболее подходит климатическим условиям региона и имеющимся требованиям к размерам жилой мансарды. После выбора конструкции производится расчёт угла наклона скатов и высоты конька для требуемых размеров мансардного помещения. Вычисления производятся с учётом размера карниза по следующим формулам:

  1. Lbc = Lac ∙ tg A, где Lbc − высота конька, Lac − половина ширины дома с учётом карнизного свеса, A − угол наклона ската.
  2. Lc = Lbc /sin A, где Lc − длина стропильной ноги.

    Расчёт стропильной группы мансардной крыши производится с помощью несложных тригонометрических формул

Читайте также:  Почему обрешетка крыши в ендовах и на коньках требует усиления

Значение тригонометрических функций можно найти в справочных таблицах.

Таблица: значения тригонометрических функций для различных углов наклона ската

Угол наклонаската A, град. Значениеtg A Значениеsin A
20 0,36 0,34
25 0,47 0,42
30 0,58 0,5
35 0,7 0,57
40 0,84 0,64
45 1 0,71
50 1,19 0,77
55 1,43 0,82
60 1,73 0,87

Самым сложным при проектировании мансардных крыш является подсчёт пиломатериала. Рассчитать количество необходимых стропил и увязать их со стандартной длиной в 6 м иногда бывает довольно сложно. Допустим, что мы выбрали самую сложную в расчётах вальмовую крышу размером 10Х13 м с учётом карнизных свесов длиной 80 см и углом наклона скатов 45о. Тогда боковые стропила будут иметь длину 5 / sin 45о = 7,04 м. Поэтому стандартный шестиметровый брус придётся удлинять. Обычно для стропил длиной чуть больше 6 м используют брус 100Х200 мм или доску 50Х250 мм.

Если здание имеет большие размеры, то для него требуются стропила длиннее стандартного размера в 6 м, поэтому брус приходится удлинять

Что касается горизонтального бруса перекрытия, то поскольку ширина здания равна 10 м, затяжки должны состоять из двух частей, которые либо опираются на внутреннюю стену здания, либо стыкуются между собой усиливающими элементами и опираются на прогон. Для затяжек и прогонов используют брус сечением не менее, чем 50Х200 мм. По периметру здания проходит мауэрлат, для которого используется брус 150Х150 мм или 200Х200 мм. По выбранной нами схеме периметр здания составляет 39,6 м, поэтому для монтажа мауэрлата потребуется семь шестиметровых брусьев. Размеры всех остальных элементов стропильной системы не будут превышать 6 м.

Вес пиломатериала стропильной системы рассчитывается путём суммирования длин всех элементов с определённым сечением и пересчёта их количества в кубические метры. Это необходимо для определения массы всей крыши, а также бывает нужным при закупке и транспортировке материала. Подсчёт производится по таблице, а затем полученные значения умножаются на вес 1 м3 пиломатериала.

Таблица: расчёт количества пиломатериала в 1 м3 и объём одной единицы материала

Сечениепиломатериала, мм Количество единицв 1 м3 при длине 6 м Объём единицыдлиной 6м, м3
25Х200 33,3 0,03
50Х200 16,6 0,06
50Х250 13,3 0,075
150Х150 7,4 0,135
100Х200 8,3 0,12
200Х200 4,1 0,24

Сосновый пиломатериал при 12% влажности весит 505 кг/м3, при транспортной влажности 25% − 540 кг/м3. Вот некоторые примеры расчётов:

  1. Если в 1 м3 материала сечением 50Х200 мм содержится 16,6 досок, то вес одной доски будет равен 540 / 16,6 = 32,5 кг.
  2. Если закупается 25 м3 пиломатериала, то весить он будет 25 ∙ 540 = 13 500 кг.
  3. Если требуется 100 досок 25Х200, то необходимо купить 100 / 33,3 = 3 м3 древесины, которая будет весить 3 * 540 = 1 620 кг.

Важно отметить, что обрезной пиломатериал желательно приобретать с наименьшей влажностью, чтобы после монтажа он не коробился и не растрескивался, особенно это касается бруса большого сечения. Для строительства стропильной системы влажность древесины не должна превышать 18%.

Формы крыш и стропильных систем

Односкатная крыша.

Самое простое устройство стропильной системы имеет крыша с одним скатом, который наклонен под углом от 14 до 26 °. Если дом маленький, а пролет его не превышает 5 м, то нужна система стропил наслонного типа. Опирается она на внешние стены, а также на стену внутри здания (если она есть). Когда пролет более 5 м, нужно использовать стропильные фермы.

Устройство стропил односкатной крыши.

Двускатная крыша

Крыша с двумя скатами также несложная, под ней располагается мансарда или чердак. Уклон ее от 14 до 60 °. Если внешние стены отстоят друг от друга менее чем на 6 метров, делают висячую стропильную систему. Наслонные стропила нужно использовать тогда, когда пролет велик и есть внутренние опоры.

Читайте также:  Как рассчитать вальмовую крышу по размерам дома

Устройство висячих и наслонных стропиль двускатной крыши.

  • Подробнее о ней в материале: Стропильная система двухскатной крыши и ее устройство

Четырехскатная крыша

Крыша с четырьмя скатами называется вальмовой или полувальмовой. Ее уклон бывает от 20 до 60 °, а пролет может составлять – до 12 м. При этом должны иметься внутренние опоры. Фронтонные стены в данном случае отсутствуют, что экономит материалы. Однако монтаж подобной крыши сложнее, чем двухскатной. Для такой конструкции крыш стропильные системы делаются либо наслонного типа, либо с применением стропильных ферм.

Особенности конструкции четырехскатной крыши.

Ломанная крыша

Крыша ломаная, или мансардная, внизу может иметь уклон до 60 °. А вот вверху она обычно более пологая. За счет этого площадь мансарды увеличивается. Такая крыша хороша для домов, где ширина не достигает 10 м. Как и в предыдущих случаях, можно применять наслонную систему стропил. Однако фермы использовать предпочтительнее.

Устройство ломанной крыши.

  • Выше перечислены наиболее распространенные, но далеко не все формы крыш, подробнее смотрите материал: Виды крыш частных домов по конструкции и геометрическим формам

Дополнительные опорные части накосных деталей

Для повышения прочности каркаса шатровой кровли и предотвращения провисание очень протяженных накосных стропилин, под ними размещают дополнительные опорные детали. Вид и количество таких дополнительных опор прямо зависит от протяженности пролета, перекрытого диагональной стропилиной:

  • для длины 7,5 м и меньше, жесткость стропилине диагонального типа будет обеспечивать подкос, размещаемый наверху пролета;
  • при длине 7,5-9 м размещается подкос, а внизу стропилины размещается опора-дополнение;
  • для длины более 9 м в центральной части стропилины размещается третья опора. Ее, по нормативам, можно упирать только в железобетонные плиты перекрытия.

Подкосы размещают под углом с произвольным значением в диапазоне 45-53 градусов.

Важно: шпренгели (и фермы) стойки размещаются только в вертикальном положении.

Оптимальные размеры

Типичные размеры свеса кровли

По нормативам ГОСТ и СНиП свес крыши от стены имеет вполне определенные размеры. Зависит это от характера материала, использованного для кровли:

  • если используется асбестоцементный шифер, длина карниза составляет не менее 25 см;
  • величина конструкции из оцинкованной стали, в том числе и профлиста – 12 см;
  • если настилают гибкую черепицу, допускается минимальный размер – 5–7 см.

Помимо требований СНиП и ГОСТ учитывают особенности здания и конструкцию свеса. Если предполагается освещение фронтона, светильники обычно монтируют именно в карниз. Это означает, что его длина должна быть достаточной, чтобы разметить довольно массивные корпуса осветительных приборов.

Учитывается также размещение окон и балконов. Нередко карниз выступает частью затенения проемов и в этом случае длина его увеличивается.

Стандартом считается угол наклона свеса под 45 градусов. На деле угол может быть заметно меньше, так как карниз нередко делают преломленным.

Особенности утепления конструкции

Шатровую крышу необходимо утеплять в любом случае. Минеральная вата, пенопласт и пеноплекс считаются основными утеплительными материалами. Если изделие будет утепляться минеральной ватой, то листы кладутся в отсеки между стропилами обязательно сверху вниз.

Важно не допустить появление щелей. По возможности для закрепления используют степлер. Такая процедура выполняется по всей площади. Для высокой надежности следует выбирать тот материал, который отвечает нижеприведенным требованиям:

  • при сжатии материала не должно быть никакого дефекта;
  • устойчивость к огню;
  • высокая плотность;
  • препятствие для проникновения влаги;
  • теплопроводность не должна быть высокой;
  • воздухопроницаемость.

Монтаж кровельного покрытия

Для крыши шатрового типа не укладывают кровельное покрытие по одному градусу, например:

  • гибкая черепица монтируется при уклоне на 8−18 градусов;
  • асбестоцементные материалы монтируются при 14−16 градусах;
  • металлическая черепица монтируется при уклоне на 30−60 градусов.
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции

Кроме основных кровельных материалов, можно применять и специфические виды, например, камышовые и тростниковые варианты. Надежность и долговечность такой кровли сводится к минимуму, особенно если регион находится в суровых климатических условиях.

Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции

В основном для сложной формы крыш используют гибкую и металлическую черепицу. Материал существенно дороже, но обладает высоким сроком службы. В первом случае для монтажа используется специальная газовая горелка. Материал наплавляется путем разогрева гибкой черепицы и основания крыши. А во втором случае закрепление листов выполняется при помощи шуруповерта и саморезов. Покрытие всегда производится снизу вверх.

Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции

Отходы кровельного покрытия будут большими, поскольку крыша имеет фигурную форму и без подрезки не обойтись. Это надо учесть при расчетах на расход материала.

Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции

Если работа будет проводиться в одни руки, то следует запастись терпением и силами. Ведь на всех этапах сборки кровельного изделия придется где-то поддержать брус или подать лист кровли. Поэтому желательно включить в работу еще одного человека, который станет помогать в сложных ситуациях. Однако если такая крыша будет предназначаться для маленькой беседки, то в таком случае можно справиться и своими силами.

Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции
Особенности утепления конструкции

Установка пароизоляции, обрешетки и гидроизоляции

Существует два способа монтажа обрешетки: для твердого и мягкого кровельного покрытия. В первом случае допускается делать небольшой зазор между досками, а во втором — применяются листы ДСП, поскольку материал для покрытия крыши будет наплавляемым. По стандарту толщина досок должна составлять 25 мм, а ширина — 150 мм. Но под обрешеткой предварительно устилается слой пароизоляции.

Читайте также:  Обшивка фронтона своими руками: разъясняем по порядку

В качестве гидроизоляции можно выбрать специальную мембрану. Но также можно применить обычный рубероид. В первом случае материал качественнее, а срок службы — выше. Есть разные варианты: дышащие, утепляющие и другие. Гидроизоляционный слой закрепляется при помощи степлера и укладывается внахлест на 10 см. Внизу обязательно надо оставить выпуск на 15 см.

Для предотвращения конденсата изнутри крыши применяют специальные пленки, которые продаются в любом строительном магазине. Например, можно использовать полиэтилен, специальные мембраны или пропиленовое покрытие. При помощи степлера производится закрепление. Устанавливается обрешетка, а ячейки заполняются утеплительным материалом — пенопластом или минеральной ватой.

Конструктивные элементы комплекса

Двухскатная крыша и мансарда схожи по строению за исключением некоторых особенностей каждой конструкции, но состав стропильных систем в обоих случаях аналогичный. Выбор материала для изготовления элементов определяется, исходя их конструктивных расчетов, для небольших крыш часто применяют деревянный брус, для производственных сооружений – металлический прокат. Разные типы стропильных систем крыши и мансарды содержат все перечисленные элементы в разных видах и количествах:

  1. Мауэрлат – брус, часто с размерами 100×150 или 200×250 мм. Его укладывают по периметру несущей стены-основания, в дальнейшем на него опирается вся система, а поступающая нагрузка равномерно распределяется мауэрлатом на стены. Дерево для изготовления предпочтительно хвойное, хорошо высушенное и обработанное.
  2. Лежень – родственник мауэрлата. Это такой же брус, который укладывают на внутреннюю несущую стену. На него устанавливают несущие стойки и распорки для поддержания центральной части кровельной системы.
  3. Стропильная нога – основной элемент системы, который занимает больший объем по сравнению с остальными частями конструкции. Размер бруса и шаг рассчитываются индивидуально методом сложных конструктивных вычислений, на сегодняшний день с этой задачей успешно справляются компьютерные программы. Очень важно грамотно определить сечение и шаг стропильных ног, от этого зависит прочность всей крыши, ведь именно эти элементы воспринимают основную нагрузку от ветра, дождя, снегового покрова. Для односкатной и двускатной крыши стропила едины, для мансарды делятся на 2 вида: коньковые и боковые.
  4. Затяжка – балка, монтируемая между несущими стенами со значительными расстояниями. На нее устанавливаются стойки для поддержания конструкции. В качестве затяжки часто применяют металлический швеллер или двутавр, для небольших пролетов может быть применен деревянный брус.
  5. Стойки призваны поддерживать конек двускатной крыши, в мансардах на них опирается балка чердачного перекрытия, балки обвязки. Стойка устанавливается строго вертикально, изготавливают ее из бруса квадратного сечения.
  6. Бруски обвязки предназначены для создания жесткости между вертикальными опорными стойками и стропилами.
  7. Коньковый брус устанавливают на месте соединения противоположных стропильных ног. Он служит местом их крепления, а может вовсе отсутствовать, тогда коньком называют верхнюю часть кровли, защищающую лицевой материал от проникновения воды. Обычно это угол из металла, ПВХ или дерева.
  8. Кобылки – доски, продолжающие стропила, к которым и крепятся. Кобылки создают свес карниза на проектную длину.
  9. Лобовая доска, доска карнизного короба – элементы карниза. Лобовая венчает торец вылета крыши, карнизный короб – обшивка нижнего края карниза.