Стропильная система крыши: устройство деревянного каркаса кровли, отличие от ферм, чертежи конструкций для опоры

Каркас крыш с разными формами

У односкатной крыши очень простая система стропил.

Стропильные системы крыш разных видов могут отличаться:

Односкатная кровля. У ее каркаса самое простое устройство. Единственный скат тут наклоняется под углом 14-26°. Когда здание небольшое и пролет между стенами не более 5 м, оптимальный выбор — наслонные стропила. Опираются они на внешние стены разной высоты и внутренний простенок, когда он есть. Если длина пролета больше 5 м, необходимо сооружать стропильные фермы.

Варианты стропильной конструкции двускатной кровли.

Крыша с двумя скатами. Такая конструкция несложная, под ней размещается чердак либо жилая мансарда. Наклон ее скатов может составлять 14-60°. Если пролет между внешними стенами не больше 6 м, используется висячая каркасная система двухскатной кровли. Если пролет больше 6 м и внутри дома есть стены, применяются наслонные стропила.

Особенности системы с четырьмя скатами.

Четырехскатная кровля. Наклон ее скатов может составлять 20-60°, пролет — до 12 м. Внутри дома должны быть опоры для кровельного каркаса. Фронтонных стен при такой конструкции нет, это экономит стройматериалы. Сооружать четырехскатную крышу сложнее, чем двухскатную. Для нее используются наслонные стропила или фермы.

Схема каркаса мансардной крыши.

Мансардная кровля. У ломаной крыши внизу наклон может составлять до 60°, наверху она более пологая. Благодаря этому площадь чердака расширяется и в нем можно обустраивать жилую мансарду.

Пролет между стенами дома тут не должен быть более 10 м. Система стропил может быть наслонной или рамной.

Параметр 4. Крепежные элементы

Крепление элементов конструкции врубками очень неэкономно.

Чтобы стропильная система двускатной кровли была надежной, ее узлы нужно крепить правильно. Перед этим надо учесть силу и направление динамических и статических нагрузок

Важно не забыть и про усушку древесины

Раньше все виды стропильной конструкции скреплялись врубками. Они надежны, однако не экономны. В этом случае надо, чтобы у деревянных элементов было большое сечение, позволяющее делать врубки безопасными.

Современные варианты крепления стропил.

Поэтому сейчас крепления стропильных узлов делаются не врубками, а болтами или нагелями. Популярны и перфорированные накладки из стали-нержавейки. Цена их достаточно высока, зато они удобны и убыстряют строительство.

Накладки фиксируются гвоздями либо зубчатыми пластинками, утопленными в древесину. Они понижают затраты стройматериала на 20%, так как при их использовании нужен брус, доски с меньшим сечением, чем при врубках.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Выбирается тот или иной тип стропильной системы не спонтанно, а в зависимости от конструкции строящегося дома и его размеров. Далее о каждом виде стропильных систем.

Система с висячими стропилами

Они хороши для крыш с двумя скатами, где пролет не более 6 метров, а стен внутри не имеется. Внизу опорой стропил служит мауэрлат, а вверху – они опираются друг на друга. Еще имеется затяжка, уменьшающая распор стропил на стены дома. Балочные затяжки размещены в самом низу стропильных ног – они одновременно служат в качестве балок перекрытия. Кстати перекрытие верхнего этажа, выполненное из железобетона, тоже может играть роль затяжки. Если затяжку делают повыше, она уже называется ригелем. Если пролет между наружными стенами более 6 м необходимо применение опорных стоек и раскосов для поддержания стропильных ног. При этом длинна нижней части стропил т. е. части после подпорки, должна быть не более 4,5 м.

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

Они подходят для крыш, где пролет составляет от 10 до 16 м. Уклон может быть любым, а внутри здания должны быть несущие стены или колонны. Вверху стропила опираются на коньковый прогон внизу — мауэрлат. Коньковый прогон поддерживается либо внутренней стеной (лежнем), либо стойками. Так как нагрузки имеются лишь вертикальные, то в затяжке потребности нет.

Когда пролет большой (до 16 м), можно заменить прогон конька двумя боковыми, которые будут опираться на стойки. Чтобы стропильные ноги не гнулись, нужны подкосы и ригели. Если изготавливают мансарду, опорой наслонных строил можно сделать стену, высота которой от 1 до 1,5 м. Ну, или применить ломаную мансардную крышу (с ломаными скатами).

На что необходимо обращать особое внимание:

Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Устройство стропильных систем

Висячая стропильная система

Разновидности висячих стропил.

Основные элементы несложной конструкции такого типа:

стропильная нога;
мауэрлат;
дополнительные связи.

Основным признаком висячих стропил является возникающий между ними распор. Они имеют только две точки опоры (на стены здания) и работают на изгиб и сжатие. Такая стропильная система создает сильную горизонтальную распирающую нагрузку, часть которой передается стенам. Для уменьшения такого усилия у основания стропильных ног необходим монтаж затяжки, которая одновременно будет служить и балкой перекрытия. Чем выше от внешних стен она находится, тем больше сечение и надежней крепление такая балка должна иметь. Также для таких целей следует использовать укрепленный железобетонным поясом мауэрлат.

В процессе устройства получается стропильная ферма виде треугольника. В случае образования слишком большого пролета она может иметь дополнительные связи. Вверху висячие стропильные ноги можно соединить встык или вполдерева. В большинстве случаев применяются такие деревянные стропильные конструкции при наличии пролетов до 9 м. Уклоны для крыш под такой вид стропильной конструкции рекомендуется назначать в пределах 25º…45º.

Схема крепления стропил к мауэрлату.

Преимущества использования висячих стропил:

высокая жесткость конструкции;
несложный монтаж для пролетов до 9 м;
простая схема расчета конструкции;
отсутствие сложных узловых соединений в системе.

Висячие стропила в большинстве случаев применяются для жилых домов с двускатной крышей, нежилых зданий (1-3 этажа), имеющих свободную планировку верхнего этажа либо с отсутствием каркаса или внутренних несущих продольных стен.

Наслонные несущие системы

Наслонная стропильная конструкция устанавливается в домах, имеющих среднюю несущую стеновую перегородку или столбчатые промежуточные опоры. Стропила в данном случае будут представлять собой наклонные балки, которые пятками упираются в наружные несущие стены, а опорой для верхушки служит коньковый прогон. В свою очередь коньковый прогон поддерживается вертикальными стойками, упирающимися на внутреннюю несущую стену.

Именно такое устройство позволяет этим элементам работать только на изгиб. Если при монтаже образовался слишком большой пролет, тогда деревянную конструкцию кровли дополняют подкосы, горизонтальные затяжки и дополнительные ветровые связи.

Разновидности наслонных стропил.

Основным преимуществом данного вида стропильной системы является ее облегченная конструкция, независимо от ширины дома, так как требуется гораздо меньше пиломатериалов. Кроме того, она считается и наиболее долговечной, так как находится в условиях постоянного сквозного проветривания. Такой фактор препятствует возможному ее загниванию. Монтаж наслонной системы может быть выполнен с лежнем, с подкладками и со шпренгелями под стойку.

Деревянные стропильные системы включают следующие элементы:

стропильные ноги;
мауэрлат;
коньковый прогон;
лежни (подкладки либо шпренгели);
стойки;
подкосы;
распорки.

Рассмотрим подробнее значение каждого элемента для стропильной конструкции.

Наслонные стропила. Основными частями в системах такого типа являются стропильные ноги, принимающие на себя основные нагрузки и далее распределяющие их на наружные и внутренние опоры. Устанавливаются они при длине пролета от 4,5…6 м и выполняются из бревен, диаметр которых равен 18…20 см. При наличии дополнительной опоры можно увеличить ширину перекрытия до 12 м, а двух – до 15 м.

Пример закрепления узла опирания стойки.

У таких брусьев обычно стесывается верхний кант, что облегчает монтаж обрешетки. Чаще всего на изготовление стропильных ног подбираются доски, имеющие размер 6х22 см. Но более точные размеры сечений определяются с помощью специальных формул или таблиц. В среднем они соответствуют:

Бревно – d 12 см.
Пластины – d/2 – 14/2 см.
Доски – 4х15.

Для прочности соединения используются болты, нагели и скобы, а также зуб и пластины из металла. Чтобы избежать попадания осадков на нижнюю часть стропильной системы, осуществляется монтаж отвесов. Технологический процесс установки кровли предполагает ее вынос за границы внешних стен на 50 см. Карнизный отвес должен быть не менее 550 мм.

Все опорные поверхности должны быть горизонтальными, в противном случае может возникнуть распор или нога начнет сползать. Ни в коем случае нельзя делать врезку в мауэрлат и прогон, так как происходит ослабление бруса и прогона, что способствует загниванию при попадании влаги в эти места.

https://youtube.com/watch?v=52Oid8iAZEg

Наслонные стропила

Существуют две общепринятых схемы организации стропильной системы скатной кровли. Первая из них – это наслонная стропильная конструкция.

Она применяется при организации кровель для сравнительно небольших зданий, с размерами пролета (расстоянием между несущими конструкциями):

до 6 м– без установки внутренних опор (стоек)
до 12 м– с установкой одной стойки на несущие конструкции (причем стойка не обязательно устанавливается точно по центру стропильной системы – она может быть смещена ассиметрично к одной из стен)
до 15 м– с установкой двух опор

Наслонными этот вид стропил называют, поскольку они накладываются сверху на мауэрлат, а также, если есть коньковый брус (прогон) – продольный элемент, связывающий между собой вершины всех стропильных ферм.

Ферма – единичный элемент системы, состоящий из пары стропил и опорных/связующих элементов между ними. Эта система монтируется в зданиях малой ширины, либо имеющих несущие конструкции внутри.

Характерная особенность наслонных стропил – малый вес конструкции и небольшой расход пиломатериалов.

Также они (особенно при отсутствии стоек) удобны для организации мансардного этажа, так как не имеют элементов, идущих параллельно перекрытию на небольшой высоте.

Индивидуальные стропильные системы

В случае, когда здание имеет сложную форму в плане или сложную планировку подчердачного пространства, стропильная система превращается в сложный конструктивный элемент с комбинированными функциями. Возведение таких систем требует высокого мастерства плотника и понимания распределения нагрузки в процессе эксплуатации. Мы рассмотрим наиболее распространённые случаи комбинированной кровли.

Мансардная стропильная система

Самая простая из индивидуальных. В основном применяется при реконструкции здания — надстройке дополнительного этажа. В этом случае между несущих стен перекидываются балки, которые служат основой перекрытия и затяжкой одновременно. По балкам устанавливается ряд вертикальных стоек высотой от 1,5 до 2,5 м. По верху балок устраиваются скаты крыши и конёк.

Преимущество такой организации чердака:

комбинация функций помещения;
уменьшение площади кровли, несущей снеговую нагрузку;
расширение жилой площади дома.

Вальмовая стропильная система

Как было сказано, вальма — треугольный скат вместо фронтона двускатной кровли. Поэтому вальмовой она называется по принципу устройства. Например, в случае, когда такой скат устраивается только с одной стороны, такая кровля называется вальмовой трёхскатной. Принцип её устройства описан в разделе о четырёхскатной кровле.

Частный случай вальмы — полувальма. Фронтон и вальма пересекаются выше уровня перекрытия. Практического смысла в таком решении нет (кроме незначительного снижения ветровой нагрузки), но здание приобретает интересный внешний вид. Комбинация вальм, козырьков и мансардных окон создаёт эффектный внешний вид.

Ещё одни частный случай вальмовой кровли — шатровая. Крыша имеет четыре ската-вальмы, которые сходятся в одной точке. Такая крыша не имеет конька и подходит только для домов квадратной формы в плане.

Купольная и сводчатая кровли

Применяются при исторической отделке, в зданиях, представляющих художественную ценность. Стропильная система в виде купола или ангара, колпака башни или волнообразная — сама по себе произведение искусства. Здесь потребуется не просто понимание нагрузки, но и кропотливые вычисления с учётом климатических условий, особенно ветровой и снеговой нагрузок.

Типы стропильных систем — чем они отличаются между собой

Система с висячими стропилами

Перечислим несколько важных фактов об их конструкции:

Опирать свес крыши на низ стропильных ног, выведенных за пределы стены, не стоит. Гораздо лучше для опоры таких стропильных систем крыши подойдет кобылка (при этом ширину свеса делают до метра). И тогда нога будет всей плоскостью опираться на мауэрлат. Сечение кобылок обычно меньше сечения стропильных ног.
На скате нужно прибить ветровую доску, от конька к мауэрлату. Наклон делают от чердака. Это необходимо, чтобы крыша стала жесткой, не шаталась и не разрушалась ветром.
Если влажность деревянного стропильного материала более 18 %, готовьтесь к тому, что система стропил после высыхания дерева может стать шаткой. Поэтому соединяйте такое дерево не гвоздями, а болтами – их подтянуть можно в случае чего. А еще лучше использовать винты или ершенные гвозди.

Наслонные стропильные системы

На что необходимо обращать особое внимание:

Каждый из элементов данной системы не должен иметь толщину менее 5 см.
Гладкая прогаблеванная поверхность всех узлов стропильной системы – необходимое условие. Так они не прогниют и не так сильно будут подвержены грибку.
Добавление дополнительных узлов «от фонаря» в рассчитанную систему стропил запрещено. Иначе нагрузки могут возникнуть совсем не там, где нужно.
Мауэрлат (его подошва) обязан лечь строго горизонтально относительно стен. Требует горизонтальности и поверхность стыковки мауэрлата со стропильной ногой. Иначе может и опрокинуться опора.
Стойки и подкосы располагают максимально симметрично.
Чтобы стропила не мокли и не подгнили, делают хорошую вентиляцию. Для этого в крыше мансарды предусматривают щели, в крыше чердака – продухи.
Там, где стропильные узлы стыкуются с каменной кладкой, нужна гидроизоляция. А то конденсат испортит дерево.
Не имеющая опоры или подкоса, нога стропил, делается длинной не более 4,5 м.

Установка системы стропил двускатной кровли

Две разновидности стропильной системы имеют два вида методики их сборки. Далее будет рассмотрение их по отдельности.

Обустройство наслонных вариантов

Практикуются разработанные предписания собирания наслонных стропил.

Обустраиваются 2 крайние опирающие стойки для бруса конька. Они будут выполнять роль подпоры брусу и считаться компонентами, создающими фронтоны постройки. Они крепятся в низовом участке к мауэрлату. Их надо строго выставить вертикально, а верховые торцы в единой плоскости по горизонтали. В этом случае меж стойками протягивается крепкая нитка, по ней уровнем проверяется горизонт. Если имеются расхождения, то опору, что пониже подымают за счёт древесных подпор.
По нитке протянутой по горизонту, устанавливаются стойки промежуточного типа с удалением 2-2,5 м. Чтобы брусья стоек не сдвигались, они подпираются временными элементами крепежа в виде подпор или затяжек.
На стойки выкладывается брус конька, к ним он потом и прикрепляется.
Проводится попарный монтаж стропил двух покатой кровли. Монтаж возможно начинать с произвольного бока. Крепёж незамедлительно производится на мауэрлат и конёк. Основное здесь – соблюсти удаление меж ногами, оно устанавливается, отталкиваясь от натиска груза и несущих свойств кровельного сырья. В плане дома этот аспект обычно прописывается.
Если есть потребность, устанавливаются промежуточные опирающие стояки с подкосами.

Обустройство висящих стропил

Здесь методика установки совсем иная. Первым делом всё сооружение, состоящее из стропил с затяжкой, конструируется на дворе. Заранее готовятся фермы на кровлю в потребном объёме, затем они вытягиваются на крышу.

Порой спецы своего дела компонуют фермы непосредственно на крыше. Сбили одну, потом установили, сбивают следующую. Надо сказать, что данные фермы обладают большим весом.

Вытягивать их руками трудно и опасно, потому прибегают к работе крана. Однако это повышает стоимость строения. Самое трудное – установить фермы.

Все они монтируются на делянку установки с планируемым отступом, где на время прикрепляются раскосами и подпорами. Потом меж последними фермами протягивается нитка. Её следует расположить так дабы она была растянута по горизонту, а ещё согласно конструкции, что повыше других.

Останется только приподымать изделия, оказавшиеся пониже растянутой нити. Последним штрихом прибивается обрешётка, она скрепит все фермы в общий стропильный состав. В низовом участке стопила надо прикрепить к мауэрлату.

Система стропил под волнистые асбестоцементные листы (шифер)

Удивительно, но кровельный материал под названием «шифер» знают все, ведь подавляющее большинство частных домов покрыто именно этим продуктом. За счет своей жесткости и составляющих, данный материал обладает довольно солидным весом, поэтому необходимо следовать рекомендациям по устройству стропильной системы, дабы она не разрушилась еще до начала эксплуатации.

Низкая герметичность готовой плоскости не позволяет использовать шифер при уклоне ската менее 22 градусов, это приведет к протечкам. Если вы не сможете найти какие-либо рекомендации по монтажу асбестоцементных листов (что вряд ли), то вы всегда вправе воспользоваться инструкцией, прилагаемой к ондулину;
Максимально возможный наклон стропил при шиферной кровле – менее 60 градусов;
Оптимальный шаг стропильных ног лежит в диапазоне от 0,8 до 1,5 метра. Здесь все будет зависеть от нагрузки и сечения пиломатериалов;
Как правило, деревянная система под шифер требует несколько большего сечения ног, нежели при легкой кровле. В качестве примера можно привести ситуацию, когда шаг стропил составляет 1,2 метра. Для стропила придется брать брус с сечением 75х150 или 100х200;
Что касается обрешетки, то ее элементы так же будут отличаться от шага стропильных ног. Если он составляет до 1,2 метра, то вполне пойдет брус 50х50 миллиметров, а при большем шаге – 60х60 миллиметров;
Шаг бруса обрешетки должен подбираться так, дабы один лист поддерживали 3 элемента. Шифер должен выходить за края на 15 сантиметров с обеих сторон. Например, если рассматривать стандартные размеры асбестоцементного листа (175 сантиметров), то можно использовать шаг обрешетки в 80 сантиметров.

Наверно стоит напомнить о том, что асбест являетсявредным веществом , следовательно, при работе с материалом, в котором содержатся его частицы должна соблюдаться техника безопасности. Которая гласит, что рабочий должен иметь при себе средства индивидуальной защиты.

Выбор и установка утеплителей при монтаже двускатной крыши

Качество утеплителя можно считать высоким, если он отвечает следующим требованиям:

Водонепроницаемость. При скоплении влаги в материале возникает повышенная теплопроводимость и потеря других полезных характеристик.
Способность долго удерживать форму. Материал, подверженный быстрой деформации, проседанию, начинает сползать к низу кровли, оголяя верхнюю часть, через которую проникает холод.
Долговечность. После грамотной укладки не должно возникать необходимости в капитальном ремонте крыши еще долгое время.
Экологичность. Утепление крыш домов, в частности жилых зданий, не должно осуществляться с использованием материалов, выделяющих токсичные вещества при нагревании или другом внешнем воздействии.
Морозостойкость. Данный пункт особенно актуален для холодных регионов. Невосприимчивость к перепадам температуры – один из важнейших показателей качества.
Пожаробезопасность – материал не должен легко воспламеняться.

Утепление двускатной крыши может осуществляться тремя способами:

укладка утеплителя между стропилами;
монтаж утеплительных материалов поверх стропил;
прокладка утеплителя под стропилами.

Чаще всего можно встретить утепление, произведенное первым способом. Он самый простой и эффективный. Однако требует строгого соблюдения технологии, иначе есть риск недолговечности как самого утеплителя, так и всей кровли.

Утепляя кровлю, необходимо следовать некой очередности действий. В этом случае весь процесс будет несложным и понятным.

Для начала измеряется расстояние между стропильными ногами.
Утеплитель размечается с небольшим зазором.
Прокладывается слой гидроизоляции.
Утепляющий материал устанавливается между стропилами. Оставленные зазоры позволяют полотну плотно прилегать к каркасу и удерживаться на месте.
Утеплитель крепится по направлению снизу вверх. Стыков должно быть как можно меньше.
Материал укладывается без зазоров, просветов, иначе теплопотери будут неизбежны.
Между слоем гидроизоляционного и утеплительного материала должен быть промежуток от 2 см, так как утеплитель впоследствии расширится на 10–30 %.
Не стоит забывать о вентиляционных зазорах, необходимых для поступления воздуха и испарения конденсата, который может привести к порче утеплителя и всей стропильной системы.
Оставляемый зазор не должен быть слишком большим, так как свободный материал будет провисать.
Если провисание все-таки произошло, нужно уплотнить лист, чтобы избежать появления мостиков холода.
Поверхности теплоизоляционного материала нужно укрыть пароизоляционной пленкой.
Листы теплоизоляции фиксируются деревянными брусками или планками контробрешетки, которая крепится поперек стропил. Если под крышей будет устраиваться мансарда, эти планки послужат основой для внутренней отделки.

Нюансы состыковки стропильных лап

Крепёж стропильного остова к стенкам из газобетона, кирпича, пенобетона, осуществляется через мауэрлат, он крепится за счёт анкеров.

Меж мауэрлатом, состоящим их древесной рамки и стенками из упомянутых материалов, необходимо проложить изолирующий воду слой из рубероида или гидроизола.

Верхушка кирпичных стенок порой предусмотрительно укладывается так, чтоб по внешнему краю вышел невысокий пьедестал. Так делается, чтоб помещённый в середине пьедестала мауэрлат и стенки не раздвигали ножки стропил.

Стропила остова кровли древесных домиков упираются на верховой венец или на балки в потолке. Сочетание всегда проводится врубкой и дополняется гвоздками, болтами, пластинками из железа или древа.

Устройство и изготовление стропильной системы крыши