Стропила для двухскатной крыши своими руками: расчеты, установка, крепление, сборка

Из чего состоит?

Устройство стропильной системы, как нетрудно заметить, довольно сложное и даже противоречивое. Каждая часть этой конструкции имеет строго определенную роль. Так, мауэрлат представляет собой длинные бруски из хвойной древесины, причем для работы используется строго смолистое дерево. Такие элементы раскладывают вдоль внешних несущих стенок, присоединяя к основанию анкерами либо стержнями особой конструкции (с резьбой). Эта деталь передает нагрузку от кровли на стену.

Определенное значение для опоры кровли имеет и лежень – это деревянный брусок, заменяющий мауэрлат в отдельных случаях. Лежни кладут на внутренние опорные стены. Они превращаются в основу кровельного треугольника. Благодаря им скаты не расползаются под собственной тяжестью. А также стоит сказать и про стойки – это поставленные по вертикали бруски с квадратным сечением. Они воспринимают давление, которое оказывает вниз коньковый узел, и транслируют его механически на внутреннюю несущую плоскость. Иногда стойки оказываются под стропильными ногами.

Подкосы призваны укрепить всю конструкцию крыши, они связывают в одно целое ноги и лежни. Эта деталь по форме напоминает ромб. Общность, образуемая затяжкой и подкосами, получила название фермы. Кроме них, нужна еще и обрешетка, которая представляет собой тонкие доски, набиваемые под прямым углом к ногам стропил. Она помогает удержать стропильные ноги как единую систему. К обрешетке прикрепляется абсолютно любое покрытие крыши.

Под мягкие материалы обрешетка должна делаться неразрывной, причем наилучшим средством считается фанера. На самом верху располагается конек, который логически и физически завершает кровельный треугольник. Соединение пары противопоставленных ног стропил обеспечивается квадратным деревянным брусом, который предотвращает разрушение крыши в целом. А в самом низу скатной кровли располагается свес, который выводится приблизительно на 0,5 м от периметра. Благодаря ему потоки дождя, уходящие с крыши, не заливают наружные несущие плоскости и не вредят им.

Кобылки используют лишь в той ситуации, когда стропильные ноги не удается выполнить по той длине, которая позволила бы организовать свес. Соединение с досками пониженного сечения эффективно решает эту проблему. Для крепления деревянных элементов стропил чаще всего рекомендуется использовать хомуты, скобы. Применять гвозди нежелательно, потому что проколотое ими дерево через несколько лет становится слабым и непрочным. Поэтому профессионалы если и используют соединения, делаемые непосредственно на стройплощадке, то пускают в ход болты.

Но даже болтовая связка ослабляет строительные конструкции, пусть и сравнительно немного. Крепче всего оказываются соединения при помощи хомутов либо скоб из металла. Максимально повысить качество изделий может только их промышленное получение, поскольку лишь в строго стандартизированных и полностью контролируемых условиях исключены отклонения от норм, ухудшение качества. Собрать стропильную конструкцию из полностью готовых ферм можно очень быстро, никакого риска в ее использовании нет. Другое дело, что требуется как можно точнее собрать информацию о необходимых характеристиках и без искажений передать ее производителю.

Карнизный брус служит для упирания в него распорки, другой конец которой упирается в лобовую доску, при этом капельник не деформируется и его конфигурация не искажается. Ветровые связи – это те элементы стропильной системы, которые переводят нагрузку, создаваемую ветром, с кровли на фундамент. Они не только увеличивают суммарную устойчивость конструкции, но и помогают избежать ее опрокидывания при нестабильности единичных деталей. Крыша сохранит пространственную жесткость даже при весьма сильных ветрах.

Горизонтальными ветровыми связями оказываются такие элементы, как:

• раскосы;
• параболические затяжки;
• комплексы обычных затяжек;
• фермы, дополненные крестовидной решеткой.

Цена дополнительных материалов

Но на покупке материала дело не останавливается, так как это только начало. Кровельный настил без дополнительных материалов не положишь

Поэтому важно сразу же определиться, что необходимо приобрести дополнительно:

1. Металлические или деревянные изделия, из которых нужно будет сконструировать стропильную систему и обрешетку.
2. Если вы хотите сделать загородный дом, крыша которого плоская, рассчитайте сколько нужно цемента, песка и других материалов, которые потребуются для возведения такой кровли.
3. Если стропильная система будет выполняться из деревянных брусьев, необходимо купить саморезы, гвозди, вязальную проволоку, металлические скобы, пластины и уголки.
4. Когда в проекте есть мансарда, придется покупать утеплитель, гидроизоляционный, теплоизоляционный и пароизоляционный материалы. Более того, мансарды часто оборудуют окнами.

Пирог крыши

Все это нужно учитывать и, подсчитав, добавить к стоимости кровельного материала. Но, кроме этого, вам нужно будет позаботиться о безопасности крыши, так как время от времени необходимо будет периодически осматривать или ремонтировать ее. А в зимний период крышу придется очищать от осадков. В итоге потребуется купить лестницу, снегозадержатели и переходные мостики. Некоторыми элементами можно пренебречь, но современные требования таковы.

Снегозадержатели и лестница на мансардной крыше

Немного о том, как рассчитываются висячие стропила

Висячие стропила, их конструкция и узлы требуют точного расчёта, потому что представляют собой сложную систему. На этапе проектирования нужно учесть множество факторов и все эксплуатационные особенности здания. Ошибочные данные могут привести к деформациям кровли и даже к её обрушению.

Висячие стропила – достаточно сложная конструкцияИсточник th.decorexpro.com

Расчёт висячей стропильной системы лучше доверить профессионалам. Но можно использовать уже готовый проект постройки. Для того же, чтобы примерно прикинуть расходы на создание такой крыши и сравнить технологии, можно воспользоваться онлайн калькулятором стропильной системы. В интернете таких сервисов достаточно много.

Для расчёта необходимы такие параметры:

• Габариты перекрываемого помещения;
• Наличие мансарды;
• Максимальная нагрузка на кровлю в вашем регионе;
• Угол уклона скатов крыши;
• Материал, из которого состоят стены;
• Предполагаемый тип кровельного покрытия.

Результатом расчёта будут такие параметры, как сечение стропил, величина шага, а также тип и форма ферм.

Расчет стропильных ног

Важное подготовительное мероприятие, от которого зависит несущая способность системы в целом. Самостоятельно провести расчет, если вы в этом не разбираетесь, невозможно

Поэтому обыватели пользуются онлайн калькуляторами либо таблицами. В основе расчетных манипуляций лежит сечение брусков (в мм) или досок, зависящее от длины ног и шага установки.

Зависимость такая: чем длиннее ноги и больше расстояние между ними, тем больше должно быть сечение брусов. К примеру:

• шаг установки 2,15 м, длина стропилы 3 м, для этого используют брус сечением 100х150 мм; 

• шаг 1,4, длина 3, сечение 75х125 мм; 

• шаг 2,15, длина 5 м, сечение 100х250; 

• шаг 0,9, длина 5,5, сечение 50х200 мм. 

Для каждой позиции найдется свой параметр применяемых брусков. Таблицы есть в свободном доступе.

Схема распределения стропильных ногИсточник chaos-heart.ru

Уклон скатов

Определить уклон конструкции двухскатной крыши непросто. Учитывают вид кровельного покрытия. Зависимость такая:

• если используется асбоцементный шифер, то угол должен быть не меньше 22°, снижение данного параметра приведет к протечкам в местах стыковки соседних листов; 
• металлочерепица – угол в 14°; 
• профнастил — 12°; 
• битумная черепица – угол не должен превышать 15°, в противном случае появляется вероятность сползания покрытия с обрешетки; 
• рулонный материал (рубероид, толь и прочие) – наклон в пределах 3-25°. 

Но здесь есть один нюанс. Чем круче крыша, тем меньше нагрузок действует на ее скаты, потому что дождевая вода и снег быстро сходят с поверхностей. Но при этом увеличивается парусность конструкции. То есть ветровые нагрузки увеличиваются. При этом высокие крыши – это возрастание затрат на стройматериалы, которые повышают себестоимость сооружения.

Угол наклона скатов крышиИсточник arhplan.ru

Монтаж мауэрлата

Рассмотрим пошагово способ постройки своими руками крыши с наслонными стропилами и чердачным помещением. На первом этапе выполняется установка на продольных стенах дома верхней обвязки – мауэрлата. Обвязка воспринимает на себя давление всей кровельной системы и равномерно передает ее строительным конструкциям – стенам и фундаменту.

Мауэрлат изготавливается из бруса (сечением от 50×150 до 150×150 мм), обработанного специальными защитными средствами для предохранения от гниения и возгорания.

Мауэрлат можно делать различными способами :

• в кирпичную кладку вмуровывается катаная проволока, посредством которой брус закрепляется на стене (проволока продевается сквозь специально выполненные отверстия и плотно закручивается);
• в кладку вмуровываются длинные металлические шпильки диаметром от 12 мм;
• в верхней части стены выполняется монолитная бетонная балка с вмурованными стальными шпильками.

Шпильки должны располагаться с шагом не более 120 мм. Высота выступающего конца крепежного элемента должна на 20-30 мм превышать суммарную толщину гидроизоляции и бруса, в котором следует заранее сделать отверстия. Брус надевается на шпильки и плотно притягивается гайками с широкими шайбами.

Составление схемы

В зависимости от особенностей кровли (одно- или двускатная, форма и т. п. ) составляется проектная документация.

Эта работа проходит в несколько этапов:

• составляется эскиз будущей кровли (на этом этапе чертеж должен иметь готовый вид кровли с проработкой стилевого оформления строения);
• прорабатываются основные кровельные элементы (на чертеже отображается степень нагрузки и количество материалов);
• схема отображает строительство кровли.

Стоит учесть, что отличия в скатных конструкциях связаны с типом стропил (висячие или наслонные), с неравномерностью углов наклона, с размерами свеса карниза. Также стоит учесть и ошибки при проектировании. Одной из наиболее распространенных из них считается ошибка с расчетом расходования материалов на весь комплекс. Процесс составления чертежных схем лучше всего доверить специалистам. Кровельная конструкция возводится в соответствии с принятыми строительными нормами

Кроме того, важно минимизировать возможные ошибки и дефекты. Так, если выбор типа кровли и способ монтажа выбраны неверно, это послужит причиной обрушения кровельной конструкции

При неверно начерченном уклоне и его возведении есть риск увеличения нагрузки на крышу. Хотя допускаются ошибки при конструкции вентиляционных элементов. Сам по себе чертеж не должен быть сложным, однако следует соблюдать правила установки всех кровельных элементов, соответственно, они должны быть прописаны. Профессионально выполненный план кровли увеличивает безопасность конструкции.

Как сделать двухскатную крышу

Стропила – это несущая часть конструкции. Установка стропильной системы двускатной крыши обычно выполняется с помощью качественного квадратного бруса с сечением 15 на 15 сантиметров (обязательно нужен расчет). Одна из самых прочных, неприхотливых и при этом недорогих пород дерева для стропильного бруса – сосна.

Иногда для стропил используется металлический профиль.

1. Основой стропильной конструкции является мауэрлат – брус, уложенный по периметру стен на некотором расстоянии от края (в конструкции металлических стропил для той же цели используется швеллер см. чертежи). На стену под брусом помещается гидроизоляция (например, рубероид), а он сам обрабатывается антисептиком.

Назначение этой части системы – распределять нагрузку от стропил на стены и связывать кровлю со стеной. Устанавливается на кирпичные, газо- и пенобетонные стены. На деревянных и брусовых в этом качестве используется верхний венец сруба.

Существуют разные способы монтажа мауэрлата (см чертежи и фото): на арматурный пояс из железобетона, непосредственно на кирпичную кладку (в этом случае для прочности можно снаружи заподлицо со стеной обложить брус кирпичом), просто фиксируется к стене анкерными болтами.

2. Установка фронтонов (торцевых треугольников). Бывают каркасные и кирпичные. Каркасные чаще выполняются из дерева и последствии обшиваются каким-нибудь листовым материалом. Кирпичные – кладка, являющаяся фактическим продолжением кирпичной стены.

3. Верхние углы треугольников становятся опорой для конькового бруса. Параллельно ему ниже располагаются боковые прогоны, с опорой на боковые стороны треугольников. Для небольших домов стараются брать цельный брус. Если длина дома больше шести метров, приходится использовать строительные фермы и делать составной.

Важно: можно продлить концы прогонов так, чтобы они выступали за плоскости фронтонов. В этом случае нагрузка от свесов с торцевых сторон придется на выступающие части, а не на середину крыши

4. Стропила опирают одной стороной на мауэрлат, другой – на коньковый брус (см. фото и чертежи). Как правило, устанавливаются промежуточные опоры – раскосы (диагональные балки), стойки и т.д. назначение которых – укрепление конструкции и частичная разгрузка ее частей.

Стропила свисают за стены (становятся основой для будущих свесов). Если длины не хватает, их наращивают доской («кобылкой»).

Видео «Схема стропильной системы двухскатной крыши»:

Когда делается двухскатная крыша своими руками можно сразу сделать и утепление, чтобы не мучаться потом изнутри. Если предусмотрено последнее — не забыть сделать пароизоляцию и затем приступать к утеплению изнутри.

1. По нижней части стропил располагается пароизолирующая пленка.

2. Между самими стропилами устанавливается утеплитель (минеральная вата).

3. Сверху стропила вместе с утеплителем снова покрывается пароизоляцией.

На получившийся каркас крыши монтируется обрешетка, которая будет основой для кровельного покрытия. Ее выполняют из досок, влагостойких модификаций ОSB и ДСП. Под профнастил в этом качестве может использоваться оцинкованный стальной профиль.

Видео «Как сделать двускатную крышу»:

Укладка зависит от типа будущего покрытия:

– под рубероид и другие рулонные материалы, битумную черепицу делается сплошная обрешетка (интервалы между заготовками на компенсацию термических расширений не более полсантиметра);

– под металлопрофиль или шифер – разреженная, с шагом до полутора метров;

– для большинства материалов – стандартная, 30-40 сантиметров.

На шаг обрешетки могут влиять в совокупности угол наклона крыши и тип кровельного материала: например, ондулин при малом уклоне крыши кладут на сплошную обрешетку, а чем больше уклон, тем больше допустимый шаг (вплоть до шестидесяти сантиметров).

Система с висячими стропилами для двухскатной крыши

Такая система отлично подходит для двускатных крыш с пролетом, длиной менее 6 м, при этом внутри дома нет промежуточных стен. В качестве нижней опоры для стропил используется мауэрлат, а в верхней части – они опираются друг на друга. Для уменьшения распирающего усилия стропил на стены дома, используется затяжка. Затяжки для балок устанавливают внизу стропил.

Вместе с тем, эти элементы используются и как балки перекрытия. Стоит отметить, что железобетонное перекрытие верхнего этажа тоже может выступать в роли затяжки. Если затяжку установить выше, то она уже называется ригелем. Если расстояние между внешними стенами превышает 6 метров, возникает необходимость в использовании опорных стоек и раскосов для удержания стропил. Вместе с тем, размер стропил для двухскатной крыши по длине в месте за подпоркой не должен превышать 4,5 м.

Стоит выделить ряд важных фактов о конструкции висячих стропил:

• Упор для свеса крыши не стоит располагать на нижней части свисающих за пределы стен стропильных ног. Для этих целей оптимально подойдет кобылка. В таком случае нога сможет опираться на поверхность мауэрлата всей плоскостью. Диаметр бруса для кобылок, как правило, не превышает сечение стропил.
• На скат крепится ветровая доска, по направлению от конька к мауэрлату. Уклон делается от чердака. Это нужно, для придания крыше жесткости, чтобы она не деформировалась под действием ветра.
• Если в вашем распоряжении имеются деревянные стропила с влажностью, превышающей 18 %, имейте в виду, что стропильная система, после того как дерево высохнет, может начать шататься. В этой связи, при соединении деревянных элементов, в качестве крепежа используйте не гвозди, а болты, так как их можно в любой момент подтянуть. Лучше всего, конечно, подойдут ершенные гвозди или саморезы.

Установка мауэрлата

Перед тем как сделать двухскатную крышу дома необходимо смонтировать основание под стропилины – мауэрлат. Монтируется из деревянного бруса, в котором следует выполнить пазы для крепления ног стропилин.

Последовательность действий:

Установить стальные резьбовые шпильки в верхнем ряду кладки. Оптимальное расстояние между крепежами – порядка 150 см.
По всему периметру стен уложить рубероид для гидроизоляции.
Сделать отверстия под шпильки в брусе.
Смонтировать балки, фиксируя их шпильками

Важно выдерживать горизонтальный уровень.
Зафиксировать мауэрлат гайками.

Должен получиться прямоугольник из деревянного бруса. Пазы под стропила удобно делать уже после монтажа мауэрлата.

Составные части крыши

Двускатная крыша — самая распространенная конструкция в частном строительстве. Представляет собой две плоскости, наклоненные в противоположные стороны под углом к горизонту 20-42°, соединенные в вершине — коньке.Благодаря такой форме снег, дождь и талая вода стекают с поверхности крыши, не задерживаясь. При увеличении угла наклона возрастает парусность конструкции, что при сильных порывах ветра может привести к отрыву.

Несущий каркас крыши состоит из стропильной системы, которая включает элементы:

• Мауэрлат — опорная балка, расположенная по периметру дома в верхней части стен. Нагрузка от вышележащей конструкции, снега и ветра передается коробке через нее.

Крепление мауэрлата

Мауэрлат

Стропильные ноги или стропила — наклонные элементы, которые монтируют с шагом 80-200 см и соединяют горизонтальными прогонами. Передают усилия от кровли на мауэрлат. По виду опирания их разделяют на наслонные или висячие.

Крепление стропильной ноги к мауэрлету.

Конек — горизонтальный брус для крепления стропил, верхняя точка крыши.
Стойки, подкосы, распорки, ригели — горизонтальные, вертикальные и диагональные элементы для придания жесткости каркасу.
Лежень — горизонтальный брус для опирания стоек, уложенный на внутреннюю несущую стену.
Обрешетка, настил — основание для слоев кровельного пирога, добавляет стропильной системе устойчивость.
Кобылка — элемент, удлиняющий стропила. Применяют при недостаточной их длине для формирования свесов.
Затяжка — потолочная балка, элемент перекрытия этажа или усиливающая стропильную систему горизонтальная связь.

По обрешетке монтируют слои гидро-, шумо- и пароизоляции, утеплитель, если чердак жилой, и кровельные материалы.

Стропильная система двускатной крыши в частном строительстве обычно изготавливается из дерева. Материал доступен, прост в обработке, позволяет возводить легкие пространственные конструкции, не перегружающие стены и фундамент.

Схемы стропильной системы двухскатной крыши.

Иногда для сооружения каркаса применяют металлический прокат — швеллеры, трубы, двутавры, уголки. Такой способ в индивидуальном строительстве используется значительно реже. Конструкции из стали дороже, сборка требует профессиональной квалификации и оборудования.

Сечения стандартных несущих элементов составляют:

• мауэрлат (лежень) — брус толщиной от 100, высотой от 150 мм, бревно диаметром 170-190 мм;
• стропила — брус 50х150, 100х150 мм, стесанные на один кант бревна, доски, уложенные на ребро;
• стойки — 100х100 мм;
• доски обрешетки — толщина 25 мм.

При больших пролетах домов и высоких нагрузках размеры сечений несущих элементов определяют расчетом на прочность.При соответствующей подготовке антисептиками древесина устойчива к гниению. Специальные составы — антипирены — защищают материал от возгорания.

Помимо несущего каркаса и покрытия крыша содержит элементы:

• свесы — выступающие за пределы наружных стен продолжения скатов, оберегают ограждающие конструкции от стекающей воды;
• ендовы, разжелобки — элементы для обустройства стыков при пересечении плоскостей кровли, необходимый узел в кровлях, состоящих из нескольких двускатных форм.

С боков крышу ограничивают фронтоны — части стен треугольной формы. Чердак может выполнять функции мансарды и использоваться как жилое помещение для постоянного или временного проживания.

Виды двускатных кровель

Данные крыши считаются максимально экономичными при угле наклона скатов 35-40 градусов.

При такой конструкции распределение нагрузки происходит равномерно, но пространство не подходит для жилья.

Данный недостаток можно устранить, выбрав ломаную двускатную крышу, имеющую состоящий из двух частей скат (верхняя — пологая, нижняя — с резким уклоном).

Конструкция данного образца является конструкцией мансардного типа. Она может выдержать сильный ветер, на ней не задерживается снег. Система стропил для загородных домов делает возможным обустройство мансардного этажа.

Чердак под ломаной крышей можно использовать в качестве технического помещения, а в дальнейшем переоборудовать его в нормальную жилую комнату.

Утепление крыши

Надёжно закрывшись от осадков можно переходить к утеплению. На сегодняшний день утеплителей для самостоятельного монтажа заслуживающих внимания всего два: пеноплэкс и каменная вата. Оба в виде плит. При разной длине имеют общую ширину 60 см. Виды утеплителей подробно описаны в статье «Утепление крыши изнутри»

В средней полосе России минимальный слой минеральных утеплителей 15 см. Оптимальный 20-25 см. Поэтому утеплитель монтируется в несколько слоёв. Стыки матов предыдущего и последующего слоя разносятся как минимум на 20 см.

Поверхность утеплителя с внутренней стороны помещения обязательно защитить пароизоляционной плёнкой. Причём это защита не только утеплителя от влаги, но и обитателей помещения от распространения его микрочастиц.

Хотелось бы заострить внимание на контррейке. Почему лучше напилить её из доски, а не использовать брусок 50х50 как везде рекомендуют

Потому что планируется утепление изнутри. Распустив доску 5х15 см получится два бруска по 7 см. Приколачиваются они плашмя, обеспечивая вентиляционный зазор в 5 см. При этом с обеих сторон стропила образуется выступ по сантиметру, позволяющий корректно поместить утеплитель, не выдавив его наружу и не перекрыв вентиляционный зазор.

Особенности конструктивных элементов

Двухскатная кровля не требует создания особенно сложных систем основания и других элементов. Для строительства надёжной и долговечной крыши достаточно учитывать особенности главных компонентов системы стропил и мауэрлата. Первое составляющее кровли включает в себя комплекс элементов, обеспечивающих прочность сооружения. Мауэрлат же представляет собой основание крыши, к которому присоединяются стропила, опираясь на стены.

Проект включает в себя чертежи, на которых отображены особенности соединения важных элементов

Варианты систем стропил

Системы стропил могут быть висячими и наслонными. Главное отличие этих видов заключается в методе крепления стропил к мауэрлату, а также в других особенностях. Висячие стропила крыши с двумя скатами опираются на боковые стены, создавая распирающее усилие. В результате этого повышенной нагрузке подвергаются опорные стены, а для устранения негативного воздействия стропильные ноги соединяют специальной затяжкой. Таким образом снижается нагрузка на несущие стены.

На схеме отображены основные элементы висячих стропил, которые обязательно сооружают при строительстве кровли

Обеспечить прочность висячей системы помогает дополнительная затяжка, оборудуемая сверху. При этом соблюдается расстояние от 50 см от ребра или конька двускатной кровли. Висячие системы оптимальны при расстоянии между наружными несущими стенам не более 10 м. В этом случае должна отсутствовать внутренняя несущая стена. Таким образом, висячие конструкции будут надёжными и обеспечат защиту дома.

Конструкция висячих стропил проста, но расчёт нагрузки на стены необходим

Наслонный вариант стропил создают тогда, когда между наружными стенами присутствует ещё одна несущая стена. В таком случае присутствует опорная балка, передающая вес кровли на несущие конструкции. Вместо внутренней стены могут присутствовать колонны. При этом разные виды стропил чередуют, то есть на колонны опираются наслонные элементы, а между несущими элементами монтируют висячие.

Чертёж позволяет определить особенности стропил для разных строений

Наслонные стропила опираются на коньковый брус и мауэрлат. При этом нагрузка распределяется не только на эти элементы, но и на внутренние несущие конструкции.