Конструкция стропильной системы четырехскатной крыши

Невозможно представить себе дом без крыши. Одним из лучших вариантов обустройства вашего дома является четырёхскатная крыша. Ее конструкция лучше всего подходит для обустройства жилого помещения в мансарде. Установка элементов каркаса имеет некоторые особенности, которые необходимо знать при монтаже своими руками.

Основные элементы двухскатной стропильной системы

  • Мауэрлат. Распределяет нагрузку от крыши на стены здания. Изготавливается из прочной и устойчивой к гниению древесины: сосны, лиственницы, дуба. Стандартное сечение — 100*100 или 150*150 мм.
  • Стропильные ноги. Устанавливают на мауэрлат или потолочный венец. Висячие стропильные ноги монтируют на дополнительные балки.
  • Затяжки. Используются для соединения стропильных ног и усиления их жесткости.
  • Коньковые прогоны — опоры для будущего конька. Их устанавливают в местах соединения верхней части стропил.
  • Боковые прогоны (опционально). Придают дополнительную жесткость фермам, усиливают большие пролеты.
  • Стропильные стойки — вертикальные брусья. Место установки зависит от ширины пролета (по центру или же по центру и по бокам).
  • Продольные и диагональные подкосы — опоры для стоек. Необходимы для правильного распределения ветровой и снеговой нагрузки.
  • Лежни — опоры для стоек и фиксации подкосов.
  • Обрешетка — основа для монтажа кровельного покрытия. Ее устанавливают перпендикулярно стропилам.

На фото представлены основные виды стропильных систем двухскатной крыши. Некоторые из них можно собрать своими руками, для устройства других потребуются профессиональные расчеты и монтаж.

Общие сведения

Разновидности стропил и применение

Подбор стропильной системы является крайне ответственным шагом, который требует знания конструкции каждого типа крыши. Стропила могут быть разных видов:

  1. Наслоенные типы стропил, которые опираются на коньковый прогон и мауэрлат. Используются при построении односкатной, обычной двускатной крыши, а еще в качестве одного из элементов ломаной и вальмовой мансардной кровли.
  2. Скользящие стропила – один из видов наслонных стропил, которые применяют для деревянных построек, которые дают большую усадку. Их главным отличием является крепление скользящего типа стропил к мауэрлату, что дает возможность компенсировать стеновую усадку без кровельной деформации.
  3. Висячие типы стропил – системы стропильного типа, которая стянута ригелями или даже затяжками, и как правило, применяется при возведении стандартной двускатной крыши, а еще в роли верхних стропил мансардной крыши. В стропильной висячей системе коньковый прогон в полной мере отсутствует, и в верхней части стропильные симметричные прогоны опираются прямо друг на друга.
  4. Накосные типы стропил, или как из иначе называют угловыми/диагональными. Используются для того, чтобы сделать четырехскатную или трехскатную крышу, а еще для крыши со сложной геометрией.

Рассмотрим, какие есть элементы системы.

Элементы системы стропильного типа

Любые типы стропил предназначены для того, чтобы распределять и передачи кровельной нагрузки на домовые стенки. Главными элементами, на которые будут опираться стропила, и они являются:

  • Мауэрлат – брус, который закреплен на верхней стеновой плоскости по общему периметру дома.
  • Лежни – брусья для опоры, которые уложены на внутренние несущие типы перегородок или колонны.
  • Балки перекрытия на верхнем этаже.
  • Опоры и стойки.
  • Прогоны – опорные горизонтальные элементы, которые уложены вдоль кровельной оси на стойки.

Стропильная ферма сделана из таких элементов:

  • Кобылки – доски, которые прикреплены на нижнем конце стропил и создают кровельные навесы.
  • Подкосы – опоры, которые поставлены под углом и поддерживают ноги стропил.
  • Ригели или затяжки – горизонтальные типы элементов, которые стягивают парные ноги (стропильные) между собой.
  • Стропильные ноги – брус или доски, которые образуют контур кровли, и они уложены с определенным шагом.

Нарожники являются короткими стропилами, которые опираются на диагональные стропила в крыше вальмового типа. Все такие элементы в строительстве частного типа обычно выполняют из древесины – доски или бруса хвойных пород, просушенного естественным методом.

Древесину пропитывают посредством антисептика, что дает возможность увеличивать его эксплуатационный срок. Сечение и толщина элементов должны быть определены расчетом.

Видео описание

В видео показано несколько способов крепления стропильных ног к мауэрлату:

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу ремонта кровли, установки окон и дверей, утепление домов. Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Крепление стропил к коньковому брусу

Теперь о креплении стропил к коньковому брусу, а также между собой. Как уже говорилось выше, отличительная особенность наслонной стропильной системы от висячей – наличие конька. Существует несколько вариантов крепления. Покажем некоторые из них и опишем преимущества каждого варианта.

Составляющие стропильной конструкции

Стропильная система состоит из некоторых основных элементов, каждый из которых важен и является обязательным. Рассмотрим их более подробно:

Мауэрлат. Речь идет про основание крыши, оно выполняет функцию так называемого фундамента, который представляет из себя брус , предназначенный чтобы распределять нагрузку от кровельного настила по периметру здания. Мауэрлат выполняет роль защиты для стен от разрушения.

Стропильные ноги. Эти части конструкции выполняют функцию поддержания кровельного пирога. Как раз между этими частями стропильной системы располагают слои утеплителя, на стропильные ноги крепится обрешетка и антиобрешетка. Стропильные ноги следует делать из бруса.

Читайте также:  Инструкция по обшивке фронтона сайдингом

Прогоны. Эти части конструкции имеют вид протяженного бруса, который лежит вдоль кровли. Такие элементы выступаю опорными пунктами для стропильных ног. Обычно пролог только один, но если конструкция крыши нестандартная, их может быть больше.

Стойки. Помогают распределить вес.

Иногда бывают большими, реже — маленькими.

Деревянный брусок, который располагается под козырьком, сдерживает брус, а также распределяет часть нагрузки к затяжкам.

Подкосы. Это такие элементы, которые необходимы для придания надежности стропильной системы крыши.

Подкосы представляют из себя наклонные бруски, подпирающие ноги.

Обрешетка. Это не совсем элемент системы стропил, но без обрешетки не будет должным образом обеспечиваться вентиляция пространства под кровлей.

II. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2.1. Технологическая карта разработана на комплекс работ по устройству двускатной крыши при строительстве индивидуального жилого дома. 2.2. Работы по устройству двускатной крыши при строительстве индивидуального жилого дома выполняются в одну смену, продолжительность рабочего времени в течение смены составляет:

час.,

где Т — продолжительность рабочей смены без обеденного перерыва;

К — коэффициент снижения выработки; К — коэффициент переработки.

В расчетах норм времени и продолжительности выполнения работ принят односменный режим работы с продолжительностью рабочей смены 10 часов при пятидневной рабочей неделе. Чистое рабочее время в течение смены принято с учетом коэффициента снижения выработки в связи с увеличением продолжительности смены по сравнению с 8-часовой рабочей сменой равным К=0,05 и коэффициента переработки К=1,25 суммарного времени за 5-дневную рабочую неделю («Методические рекомендации по организации вахтового метода работ в строительстве, М-2007»).

где Т — подготовительно-заключительное время, =0,24 час., в т.ч.:

Перерывы, связанные с организацией и технологией процесса включают следующие перерывы: Получение задания в начале смены и сдача работ в конце 10 мин.=0,16 час. Подготовка рабочего места, инструмента и т.п. 5 мин.=0,08 час. 2.3. В состав работ, выполняемых при устройстве двускатной крыши при строительстве индивидуального жилого дома материала, входят: — установка стропильной системы; — устройство гидроизоляции; — устройство теплоизоляции; — устройство пароизоляции; — укладка кровельного материала. 2.4. Технологической картой предусмотрено выполнение работ комплексным механизированным звеном в составе: передвижная бензиновая электростанция Honda ET12000 (3-фазная 380/220 В, N=11 кВт, m=150 кг); бензомоторная пила «Крона-202» (N=2,45 л.с., m=6,8 кг); автомобильный стреловой кран КС-45717 (грузоподъемность Q=25,0 т) в качестве ведущего механизма.

Рис.1. Бензопила «Крона-202»

Рис.2. Электростанция Honda ET12000

Рис.3. Грузовые характеристики автомобильного стрелового крана КС-45717

2.5. Для устройства двускатной крыши при строительстве индивидуального жилого дома в качестве основных материалов используются: обрезной пиломатериал хвойных пород II с. размером 6000х150х50 мм и 6000х200х50 мм по ГОСТ 8486-66*; деревянный брус II с. размером 6000х150х150 мм, по ГОСТ 8486-66*; стальные гвозди длиной 150 мм, металлические стропильные уголки, саморезы. ________________ * ГОСТ 8486-66 отменен. Взамен с утвержден и введен в действие ГОСТ 8486-86. — Примечание изготовителя базы данных.

Рис.4. Крепежные элементы для стропильных соединений

2.6. Работы по устройству двускатной крыши при строительстве индивидуального жилого дома следует выполнять, руководствуясь требованиями следующих нормативных документов: — СП «СНиП 12-01-2004 Организация строительства. Актуализированная редакция»; — СП Кровли; — СНиП *. Изоляционные и отделочные покрытия; ________________ * СНиП не действуют. Взамен действует СП — Примечание изготовителя базы данных. — СО-002-02495342-2005. Кровли зданий и сооружений. Проектирование и строительство; — СТО НОСТРОЙ Организация строительного производства. Общие положения; — СТО НОСТРОЙ Организация строительного производства. Подготовка и производство строительно-монтажных работ; — СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования; — СНиП 12-04-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство; — РД 11-02-2006. Требования к составу и порядку ведения исполнительной документации при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства и требования, предъявляемые к актам освидетельствования работ, конструкций, участков сетей инженерно-технического обеспечения; — РД 11-05-2007. Порядок ведения общего и (или) специального журнала учета выполнения работ при строительстве, реконструкции, капитальном ремонте объектов капитального строительства.

Достоинства и недостатки

Недостаток трехскатной крыши – не симметричная нагрузка на каркас

Благодаря мелкогабаритности пристраиваемых помещений сооружать такую крышу проще, чем четырехскатную. Сокращаются расходы материалов и временного ресурса. Применение такой конструкции делает сооружение запоминающимся.

Присутствует и ряд спорных моментов. Несимметричность дает неравномерную нагрузку на основание помещения и на стеновые конструкции. Хотя ее частично нивелирует основное здание, вероятность повышенного давления на боковые элементы сохраняется.

Перед работами следует убедиться, что фундамент примыкающего помещения достаточно надежен, чтобы справиться с нагрузками.

Нужно обращать внимание на прочность крепежных элементов, внедрять дополнительные подпорки. В остальном конструкция сходна с другими крышами – ее можно сделать теплой или холодной, смонтировать осветительные приборы.

Расчет стропил для крыши

Перед тем как приступать к возведению кровли, необходимо правильно рассчитать её конструкцию, стропильную систему и нагрузки на неё. Для этого следует учесть:

  • Массу кровельного материала
  • Общую массу кровельного пирога
  • Количество осадков и толщину снежного покрова в данном регионе;
  • Среднегодовую силу ветра и её максимумы.
  • Оборудование кровли (лестницы, мансардные и слуховые окна, фонари, антенну и т.п.)
Читайте также:  Плоский шифер – характеристики, область применения, монтаж

Одним из самых важных деталей в проекте будущей крыши является угол уклона – исходя из него определяются сечение стропил, их длина и выбирается оптимальный кровельный материал.

При большом наклоне кровли значительно увеличивается количество материала, слишком маленький наклон повышает возможную нагрузку на неё (а значит для такой крыши придётся делать мощный каркас). Необходимо подобрать самый оптимальный вариант. Это позволит совместить эффектный внешний вид кровли с высокой функциональностью.

Особенности, которые нужно учитывать при расчёте угла наклона кровли:

  • При уклоне кровли меньше 30 градусов можно не учитывать ветровую нагрузку.
  • Если уклон больше 60-70 градусов, не учитывается нагрузка снежного покрова (на крышах с таким уклоном снег не задерживается).

Массу кровли рассчитывают путём умножения удельного веса строительных материалов на её площадь. Определив все эти значения, необходимо выбрать подходящую стропильную систему.

Исходя из возможных нагрузок (надо учитывать как постоянные, так и временные факторы), определяется сечение и длина стропил, мауэрлатов и других составляющих; подбирается кровельный материал.

Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

Сложное устройство стропильной системы вальмовой крыши отпугивает начинающих мастеров от ее создания своими руками. Однако, такой способ перекрытия прекрасно подходит для частных домов небольшого размера в европейской стилистике. Чтобы качественно выполнить монтаж вальмовой кровли своими руками следует провести подготовительную, проектную детальность: выполнить расчет, составить чертеж и нанести разметку. Для этих процессов необходимы базовые знания о строении стропильного каркаса, строительные нормы по выбору угла наклона кровельных скатов.

Состав стропильных ферм

Стропильная система выполняет функции опорного каркаса, на котором лежит основной вес кровли. Ее основной элемент – стропильные ноги, вальмовая кровля насчитывает 4 различных разновидности стропил:

  1. Диагональные (угловые) стропила. Конструкция стропильной системы вальмовой кровли имеет 4 угловых стропильных ноги. Они продолжают коньковый брус, соединяя его с углом торцевой стены. За счет угловых стропил формируется вальмовый скат, их длина превышает аналогичный параметр рядовых. Так как диагональные ноги несут на себе вес кровельного материала вальм, а также к ним осуществляется крепеж нарожников и торцевых рядовых стропил, для изготовления требуются доски сечением 100х150 мм или сдвоенные обычные, 50х150 мм. Иногда стандартная длина пиломатериалов меньше необходимой, в таком случае требуется изготовление своими руками наборных ног, составленных из элементов. Расчет длины диагональных ног выполняют с применением специального коэффициента, путем умножения на длину рядового стропила.

Залог надежности стропильной системы – элементы одинакового сечения, изготовленные из одного и того же материала, исключение составляет лишь диагональные стропила, сечение которых должно быть толще.

Опорные конструкции

Конструкция стропильных ног не позволяет им самостоятельно выдерживать вес кровли, подспорьем в этом деле им служат дополнительные опорные элементы:

    Мауэрлат. Мауэрлатный брус укладывают на верхний пояс сооружения. У бревенчатого и брусового дома роль мауэрлата играют верхние венцы, укрепленные анкерными болтами. В кирпичных или газосиликатных постройках требуется монтаж мауэрлата своими руками на цементную армированную стяжку. Очень важно рассчитать места крепления бруса так, чтобы они не совпадали с расположением стропил. Прочность мауэрлата снижается с каждым отверстием, проделанном в нем, поэтому нужно делать лишь те, что определил расчет.

    Расчет составляющих стропильной системы основывается на весе кровли, размерах перекрываемого здания и величине сечения исходного материала.

    Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

    Вычисление основных параметров системы

    Специальные компьютерные программы облегчают вычисления параметров стропильной системы, однако расчет достаточно прост, так как основывается на тереме Пифагора о прямоугольных треугольниках. Схема вычислений выглядит так:

    Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

      Первым делом своими руками измеряют ширину и длину перекрываемого сооружения. Необходимо использовать для измерений одну рулетку, каждый замер производить по два раза, чтобы избежать ошибок. На основе полученных данных составляют схематичный чертеж.

      Расчет состава стропильной системы не только позволит закупить необходимое количество строительного материала, но верно определить объем фундамента, однако, учтите, кровельный материал нужно приобретать с запасом 15-25% на нахлест и подрезку.

      Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

      Результатом вычислений должен стать подробный чертеж и упрощенная схема для нанесения разметки. Четырехскатная крыша может строится по готовым проектам, если использовать стандартный угол наклона.

      «Золотые» правила кровельщиков

      Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

      Опытные мастера-кровельщики говорят, что стропильная система крыши с торцевыми вальмами не сложнее двухскатной, если соблюдать «золотые» правила, которые сформировались за долгие годы работы:

      • Использовать для изготовления стропил доски и брус одного сечения, то есть стропила и коньковый прогон выполнять из доски 50х150 мм, мауэрлат и лежень из бруса 150х150 мм.
      • Выполнять расчет до начала работ по установке кровли, основываясь на неоднократно проверенных измерениях.
      • Узлы стропильной системы должны быть отражены в проектной документации и проверены расчетом нагрузок.
      • Выбирать сечение стропил нужно в соответствии с длиной, весом кровельного материала и перекрываемой площадью.
      • Своими руками монтаж выполняют с помощью подсобника, длинные, тяжелые диагональные стропила сложно установить в одиночку.
      Стропильная система четырехскатной вальмовой крыши своими руками

      Четырехскатная крыша и узлы ее стропильной системы достаточно сложны в монтаже, однако, отсутствие фронтонов делает ее надежной защитой от холода, порывистого ветра и дождя.

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.

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.

Видео-инструкция

Скатные крыши достаточно популярны в частном загородном строительстве, а поэтому у многих большой интерес вызывает стропильная система четырехскатной крыши, которая имеет некоторые конструктивные особенности.

Именно такой тип крыши является предпочтительным вариантом как для загородного коттеджа, так и для беседки, возведенной на прилегающей территории.

Следует отметить, что четырехскатная крыша придает строению достаточно привлекательный внешний вид, а также позволяет получить дополнительное мансардное помещение большой площади.

Стропильная система четырехскатной крыши имеет сложное устройство и ее монтаж должен осуществляться только по предварительно проведенному расчету, итогом которого должна стать схема.

Расчет такой крыши, как для дома, так и для беседки можно провести своими руками, если воспользоваться специальной программой, разработанной именно для этих целей.

Ее стропильная система допускает несколько различных вариантов. К четырехскатным крышам относится полувальмовая, а также шатровая, и каждая из них имеет свои определенные особенности и различия.

Конструкция вальмовой крыши

Вальмовая крыша относится к четырехскатному типу, то есть образована из четырех скатов, плоскостей, имеющих одну общую сторону. Два ската, заменяющие собой фронтоны, называют вальмовыми или торцевыми, они имеют треугольную форму. А два других, в виде трапеций, обозначают термином фасадные. Линия, в которой сходятся все четыре ската – конек, самая высокая часть крыши. Конструкция вальмового типа состоит из:

  1. Вальмовых скатов, которые имеют форму треугольника, располагаются на месте, принадлежащем фронтонам.
  2. Фасадных скатов трапециевидной формы.
  3. Конька, линии, которую образуют верхнее соединение стропильных пар, вершины .
  4. Свеса, выступающей за пределы периметра дома части крыши, образованной за счет длины стропильных ног или кобылок. Он защищает поверхность стен от талой и дождевой воды.
  5. Стропильной системы вальмовой крыши, каркаса несущего и распределяющего вес кровельной конструкции.
  6. Кровельного материала, покрытия, которое настилают на стропильные ноги вальмовой крыши для защиты от атмосферных осадков.
  7. Водостока, системы отведения воды, скапливающейся на крыше. Он состоит из желоба, водоприемной воронки и водосточной трубы и переносит влагу с поверхности крови к ливневой канализации.
  8. Снегозадержателей, элементов, не дающим снежным массам, накопившимся на крыше, обрушиваться и травмировать проходящих мимо людей.

Как правильно рассчитать нагрузки на стропильную систему

На стропильную систему оказывается два типа нагрузок: постоянные и временные.

Постоянные включают в себя вес обрешетки, утеплителя, изоляционных материалов, кровельного покрытия.

К временным нагрузкам относятся вес снежного слоя, находящихся на кровле людей, оборудования.

Технология возведения кровли в соответствии со СНиП принимает за среднюю величину показатель 180 кг на квадратный метр. Но в случае образования снегового мешка на одном из участков цифра увеличивается до 400 кг на один квадратный метр. Нагрузку снегового слоя можно не учитывать лишь в случае наклона скатов больше 60 градусов.

Интенсивность ветровых нагрузок также следует брать в расчет, но они значительно меньше, чем нагрузка слоя снега. Средний показатель может быть в пределах 35 кг на квадратный метр. Ветровую нагрузку можно игнорировать, если величина угла наклона скатов не превосходит 30 градусов.

На стропила может оказываться также дополнительная нагрузка. В качестве таковой выступают крепящиеся к стропилам подвесные конструкции, водонагревательные баки, закрепленные в чердачном помещении вентиляционные камеры.

При проектировании системы стропил необходимо сделать два расчета.

Первый – это оценка степени прочности конструкции. Она необходима для уверенности в том, что конструкция выдержит оказываемое на нее давление.

Второй расчет делается для оценки степени деформации элементов конструкции. К примеру, прогиб стропил кровель мансардного типа должен быть меньше 1/250 его длины.

Для изготовления стропильной системы используется прямоугольный брус. Данная форма позволяет стропилам выдерживать максимально возможные для конкретного случая нагрузки. В качестве альтернативного варианта применяют доски размером 5х15 и 5х20 см.

При необходимости используются спаренные варианты.

Оптимальным выбором для создания системы стропил является древесина хвойных пород деревьев: лиственницы или сосны, влажность которой не превосходит 18–22 %. Другой важный момент: пиломатериал должен быть без сучков, других неровностей, пороков.

Изготовленные из металла элементы также могут выступать в роли опор для наиболее нагруженных коньковых прогонов, а расположенные между ними прогоны заполняют опорами из дерева.

Конструкции комбинированного типа отличаются высоким уровнем прочности и дают возможность создания безраспорно-наслонных стропил.

Проектирование и расчет стропильной системы надо проводить как можно более тщательно для обеспечения надежности и прочности конструкции.