Как устроена стропильная система двускатной крыши
Практичность, надежность и простота конструкции двускатной крыши делают ее доступной для самостоятельного возведения даже начинающему застройщику. В этой публикации будет подробно рассмотрена стропильная система двухскатной крыши: ее разновидности, конструктивные элементы и правила проведения расчетов.
Стропильная система двускатной крыши
Классическая двускатная крыша представляет собой две наклонные плоскости, расположенные в форме равностороннего треугольника. Стропильная система – это каркас крыши, созданный из связанных между собой опорных элементов. В зависимости от предполагаемых нагрузок, воздействующих на крышу постройки в процессе эксплуатации, элементы каркаса могут быть изготовлены из древесины или металла.
Назначение стропильной системы
Стропильная система двускатной крыши решает три основные задачи:
- Придание кровельным скатам необходимого угла наклона, который позволяет выдерживать максимальные для данной местности снеговые и ветровые нагрузки, дает возможность беспрепятственному сходу воды и снега с кровельного материала.
- Равномерное распределение нагрузок на каркас здания, создаваемых весом кровельного пирога, атмосферными осадками, ветром.
- Создание основы для крепления теплоизоляции кровельного материала. Узлы стропильной системы двухскатной крыши с кровлей создают пространство, защищающее постройку от теплопотерь и проникновения влаги.
Правильно спроектированная стропильная система должна выдерживать весьма серьезные нагрузки, которые могут превышать 500 кг/м2.
Именно поэтому все расчеты, связанные с выбором материала, сечения и шага установки стропил, рекомендуем доверить профессионалам, имеющим разрешение и опыт в выполнении подобных работ.
Как уже отмечалось выше, разрез крыши с двумя скатами представляет собой равнобедренный треугольник. Горизонтальная плоскость треугольника опирается на стены постройки. Наклонные плоскости – это не что иное, как скаты крыши. Угол наклона скатов формируется углом между основанием кровли и ее коньком.
Основные конструктивные элементы
Для простоты понимания данной конструкции рассмотрим основные элементы стропильной системы двухскатной крыши:
- Стропильные ноги – основные конструкционные элементы каркаса, благодаря которым создается необходимый наклон плоскостей крыши. Плоскости, образованные стропильными брусами являются основой для монтажа настила.
- Мауэрлат – это элемент опорной конструкции, который крепится к верхнему торцу внешних стен постройки. Мауэрлат для двускатной крыши позволяет максимально равномерно распределить массу кровельной конструкции.
- Затяжки представляют собой поперечные элементы каркаса, соединяющие в единый узел попарно расположенные стропила. Основное назначение затяжек – увеличения жесткости всей системы.
- Лежни располагаются параллельно мауэрлатам и связывают между собой затяжки. В качестве опоры они используют верхний торец внутренних несущих стен. Назначение – распределения воздействий на стропильную систему.
- Балки перекрытия, устанавливаются между мауэрлатами и лежнем. Служат основой для крепления пола в чердачном помещении и потолка помещений постройки. Балки устанавливаются на затяжки.
- Коньковый прогон связывает между собой верхние части стропил. Этот элемент конструкции применяется в большинстве схем возведения стропильной системы.
- Боковой прогон – дополнительная конструктивный элемент, поддерживающий стропила и снимающий с них часть нагрузки.
- Стойки (бабки) основные конструктивные элементы системы усиления каркаса, которые принимают на себя некоторые нагрузки от прогонов.
В некоторых схемах применяются вспомогательные конструкции – кобылки – обеспечивающие создание карнизного свеса крыши при нехватке длины стропильных ног.
Каркас крыши может быть представлен в виде трех узлов:
- Обрешетка – основа для крепления теплоизоляционного слоя и кровельного материала. Монтируется на стропила. Стропильные ноги нижним концом опираются на мауэрлаты, верхним – на подстропильную систему
- Основная стропильная система, выполненная в виде смонтированного стропильного бруса.
- Подстропильная система представляет собой определенный набор дополнительных элементов каркаса: прогоны и стойки. При увеличении длины пролета, используют дополнительные конструктивные элементы – подкосы. Среди мастеров в ходу другое название подкосов – «подстропильные ноги». Независимо от названия, основная задача этих элементов – поддерживать боковые прогоны. Одним концом подкос упирается в стропильный брус, вторым – в лежень. Подкосы стропил играют важнейшую роль в каркасе крыши – предотвращают деформацию стропильной ноги и значительно увеличивают ее несущую способность.
Конструктивные особенности и виды стропильных систем для двухскатной крыши
Стропильные ноги являются основным элементом любого каркаса двускатной крыши. В зависимости от геометрии и размера кровли, все остальные конструктивные элементы каркаса могут не применяться или использоваться частично при его возведении.
По способу установки ног, схема стропильной системы крыши может быть:
- наслонного типа;
- висячего типа.
Главное условие установки наслонных стропил обустройство надежной опоры в верхней и нижней части. В качестве опоры верхней части выступает горизонтальный коньковый узел стропильной крыши. Нижний край стропил упирается в мауэрлат или в верхний венец сруба.
Возведение наслонной стропильной системы допускается при расстоянии между фронтонами не более 6 м. При большем расстоянии требуется усилить систему вертикальными стойками, с упором в лежень, расположенный на верхней части промежуточной стены.
На рисунке ниже показаны наслонные стропила: конструкция и узлы, входящие в такую стропильную систему.
Висячие стропила упираются «пятками» в затяжку. В верхней части стропильные ноги упираются «друг в дружку». Такая конструкция представляет собой отдельный модуль в форме равнобедренного треугольника, который в среде строителей именуется стропильной фермой. Данная конструкция работает на распор, но затяжки гасят данный процесс, передавая на стены постройки вертикально направленную нагрузку.
Основные схемы и типы крепления стропильной системы висячего типа
Существует масса вариантов конструкций висячей стропильной системы, среди которых наиболее распространены всего три:
- Треугольная трехшарнирная. Конструкция стропил представляет собой классический треугольник, верхние стороны которого испытывают нагрузки на изгиб, нижняя (затяжка) гасит растяжение. Для соединения элементов узла применяется лобовая врубка с одинарным или двойным зубом.
- Треугольная трехшарнирная с приподнятой затяжкой. Данная схема идеально подходит при необходимости создания жилой мансарды. Приподнятая затяжка увеличивает нагрузку стропильной системы на растяжение, что обеспечивает равномерное распределение нагрузки на мауэрлаты. Крепление затяжки к стропильной ноге производится методом врубки «полусковороднем».
- Треугольная трехшарнирная с бабкой и дополнительными подкосами. Такая конструкция применяется для снижения нагрузки на прогиб стропила. Затяжка в такой системе опирается на хомут бабки, нивелируя растяжения благодаря подтягиванию книзу конькового узла, который, в свою очередь, воздействует на подвес сжимая стропила.
Безраспорные и распорные стропильные системы наслонного типа
Бревенчатые и брусовые дома плохо переносят нагрузки, действующие на распор наружных стен.
В таких случаях практикуется безраспорная стропильная система двускатной крыши, которая предполагает две точки опоры для каждой стропильной ноги:
- Нижняя часть скосом упирается в мауэрлат. Длина скоса не должна превышать сечение балки.
- Верхняя часть опирается на коньковый прогон.
Особенностью данной конструкции является жесткое крепление стропильных ног между собой в верхней части. Для крепления стропильной ноги к мауэрлату применяется метод подвижного соединения при помощи стальной гибкой пластины.
При возведении стропильной системы двускатной крыши применяют и распорные конструкции, которые являются нечто средним, между висячими и наслонными стропилами. Распорное крепление стропил двухскатной крыши предполагают изменение в системе крепления стропильных ног к мауэрлату с подвижного на жесткое. Такие схемы применяются исключительно в домах с толстыми капитальными стенами с жестким креплением мауэрлата. Стропила в такой конструкции нижними частями упираются в стены, верхними – друг в друга. Коньковый прогон используется, но значительной роли в жесткости каркаса не играет. Для снижения распорных нагрузок в конструкцию включают схватку.
Чтобы повысить надежность каркаса крыши применяют ветровые связи стропильной кровли, задача которых передача ветровых нагрузок на несущие стены конструкции и обеспечения пространственной жесткости крыши. Для создания вертикальных ветровых связей стропильной системы устанавливают подкосы у каждой стойки. Нижняя часть данных элементов конструкции опирается на лежень.
Правила самостоятельного расчета стропильной системы
При самостоятельном расчете стропильной системы необходимо определить правильное сечение бруса исходя из воздействующих на нее постоянных и временных нагрузок, включающих в себя:
- Массу материалов кровельной и стропильной системы.
- Давление ветра и атмосферных осадков.
К постоянным нагрузкам относятся масса обрешетки и кровельного покрытия. Подбирая материалы следует учитывать, что давление на каркас не должно превышать 50 кг/м2. Снеговая нагрузка на каркас равна весу снега, умноженному на коэффициент, который зависит от угла уклона скатов.
Сечение стропильной ноги зависит от шага. Чем меньше расстояние между стропилами, тем меньше сечение бруса. Для простоты понимания рекомендует ознакомиться с таблицей зависимости длины, шага и сечения стропильных ног.
Высота конька зависит от угла наклона кровли. Оптимальный для сброса осадков угол 35 — 45°. В регионах с сильной ветровой нагрузкой используют угол наклона кровли от 20 до 45°.
При создании стропильной системы двускатной крыши лучше использовать сухой брус хвойных пород 1-3 категории. Для ригелей и затяжек используется сосна или лиственница 1 сорта. Для стропил, мауэрлатов, стоек и прогонов применяется материал не ниже 2 сорта. Все остальные элементы каркаса можно создавать из древесины 3 сорта.