Устройство стропильной системы крыши

Элементы стропильной конструкции

Мауэрлат – главная составляющая всей системы, своеобразный фундамент, который устанавливается по периметру стен и создает оптимальный баланс нагрузки, защищая конструкцию от непроизвольного движения в момент сильных ветров или обильных осадков. Мауэрлат можно изготовить из строганного бруса, в некоторых домах его может заменить верхняя обвязка стен.

Стропильные ноги – предназначены для удержания своеобразного сэндвича. Между несущими стропилами прокладывается лист уплотнителя, а поверх него кладется обрешетка.

Прогоны – цельные балки, которые укладываются по уровню вдоль кровли. Используются для фиксации стропильных ног. Подразделяются на несколько видов: коньковый прогон (располагается в верхней части кровли), боковой (расположен по центру несущих ног стропил).

Стойки – принимают на себе незначительный вес конструкции. Применяются для усиления упоров стропил и конька.

Подкосы – устанавливаются специально для удержания стропильных ног. Монтируются в наклонном положении. Придают сооружению дополнительную прочность.

Устройство стропильной системы

Стропильная система является основной составляющей всей конструкции кровли.

В отличие от двускатной, устройство несущей конструкции вальмового типа кровли более сложное.

Независимо от того будет здание прямоугольным или квадратным, форма скатов не изменится.

Рассматривая устройство системы стропил вальмовой кровли можно определить, что она состоит из нескольких элементов:

1. Мауэрлат — основание для стропил, связующее звено между несущими стенами и стропильной системой.
2. Накосные или диагональные опоры – имеют наибольшую длину и несут наибольшую нагрузку.
3. Центральные стропила – служат для соединения конька с мауэрлатом по бокам скатов, сходятся на углах конька с 3-х сторон.
4. Промежуточные стропила — соединяют конек и карниз.
5. Подкосы – создают не только жесткость, но и обеспечивают конфронтацию ветровым нагрузкам со стороны фронтонов здания, располагаются под разным углом к стропильным ногам.
6. Нарожники – наиболее короткие стропила.
7. Шпренгели или шпренгельные фермы – усиливают несущую способность конструкции кровли. Представляют собой балку из бруса, расположенную на углу соединяющихся внешних стен.
8. Стойки – придают ногам опор дополнительную устойчивость, устанавливаются на стыке двух стропил и коньковой балки.
9. Угловое стропило (ребро) – расположено под меньшим углом, чем промежуточные элементы системы.
10. Короткие стропильные ноги – закреплены на угловой опорной доске.
11. Конек.
12. Затяжка – выполняет функцию балки перекрытия.
13. Ветровая балка – крепится с наклоном с ветреной стороны крыши.
14. Прогоны – расстояние между соединением опор к коньку.

Виды опорных узлов

Под опорным узлом понимается место соединения стропильной ноги с мауэрлатом. Существуют разные способы крепления стропил к мауэрлату. По типу соединения:

• жесткий – стропильная нога намертво фиксируется к брусу;
• скользящий, при котором стропильная нога обладает определенной степенью свободы перемещения вдоль своей продольной оси.

По типу упора:

• врубка;
• нашивка упорного бруска.

Соединение мауэрлата и стропила методом запила

По наличию запилов на стропильной ноге или мауэрлате:

• с запилом;
• без запила.

Какой именно узел опирания стропил подойдет в том или ином случае, зависит от типа дома, наклона крыши, ширины стропил, предполагаемых нагрузок и других параметров. Для лучшего понимания рекомендуем ознакомиться с видео по узлам опирания стропил:

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.

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

Формы крыш

Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные (шатровые и вальмовые);
• ломаные.

Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши

Самый распространенный вариант — это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша. Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши.

Способы крепления стропильных балок

Как закрепить стропила на двухскатной крыше? Как сделать это правильно? Существует несколько популярных способов, помогающих закрепить стропила к мауэрлату, а именно:

• Наиболее распространенным является метод врубки. Такой способ установки стропил является прочным и жестким, поэтому его применяют только в том случае, если двухскатная крыша монтируется на дом из кирпича, блоков и прочих подобных материалов. Вам предстоит поработать пилой или топором. На нижнем конце стропила делается врубка, которая по форме точно подходит под рельеф мауэрлата;
• Еще один жесткий метод подразумевает нашивку опорного бруска. Такой метод фиксации стропил разумно использовать для двускатных крыш небольших хозяйственных построек. Для его исполнения понадобится одна толстая доска длиной около метра или две тонких. На них делается выпил с конфигурацией мауэрлата. После этого доски просто нашиваются сбоку стропил;
• Закрепить можно и подвижным методом. Он часто применяется в деревянном строительстве. Такой способ позволяет «гулять» стропилам пока сам дом дает усадку. В этом случае применяются дополнительные приспособления. Одна часть скользящей опоры монтируется на стропила, а другая на мауэрлат. Такой способ применяется только в наслонных системах, когда в верхней части крыши имеется дополнительная опора в виде конькового прогона.

Кроме крепления стропильных балок в нижней части, их следует соединить и в верхней точке. Существует несколько типов фиксации. Самый просто способ – встык. Под нужным углом верхние концы стропильных балок отпиливаются так, чтобы они точно совпадали друг с другом. Затем они соединяются и скрепляются гвоздями и металлическими пластинами. Такой способ не очень надежный, поэтому применяется для двухскатных крыш небольших строений.

Самым надежным вариантом считается в полдерева, который лучше применяется, если для используется стропильный брус. На сопряженных концах делается вырубка на половину толщины. Далее они соединяются друг с другом и закрепляются гвоздями, хомутами или металлическими элементами.

Если двухскатной крышей покрывается деревянный дом, то верхние концы стропил нужно соединять подвижным способом. В этом случае их соединяют шарнирами. Это не даст стропильной системе покоробиться во время усадки стен из бревен или бруса.

Конструкция опорного узла в зависимости от типа стропильной системы

Чтобы соединение правильно работало, в первую очередь нужно учитывать способ опирания стропил. При наслонных или висячих системах эти узлы решаются по-разному.

Наслонные системы

В таких конструкциях стропила опираются на мауэрлат и конек. Вся нагрузка от кровли, ветра и снега передается через опорный брус, поэтому мауэрлат является распорным. Чтобы исключить деформации, стропильные ноги к нему крепятся жестко.

Как крепить стропила к мауэрлату в распорных системах:

• На концах стропильных ног выбирается паз, которым он насаживается на опорную балку. По бокам они дополнительно соединяются уголками или держателями балок.
• Вместо уголков могут использоваться гвоздевые соединения — 2 гвоздя прибиваются наискось через стропило, и 1 вертикально сквозь него.
• На небольших кровлях применяются скобы, один конец которых вбивается в балку, а другой в стропила.
• Торец стропила запиливается горизонтально без какого-либо седла, а по нижнему краю прибивается опорный брусок. Это упрощает и ускоряет монтаж, позволяя не делать паз. Но несущая способность узла меньше, чем при врубке.

Такие опорные узлы получаются жесткими и надежно обеспечивают передачу усилий между конструкциями.

Висячая система

В жестких фермах усилия распора передаются на затяжку. Сама ферма является статичной и не создает боковой нагрузки на стены. Основное внимание нужно уделить креплению стропил к горизонтальной балке, поскольку этот узел наиболее ответственный.

Располагаться затяжки могут в нижнем или среднем поясе, либо сразу внизу и вверху в зависимости от нагрузок и конструктива. Они служат одновременно балками перекрытия и основанием для обшивки потолка/пола.

Крепление стропил к затяжке проводится лобовой врубкой с одинарным или двойным зубом:

• В брусе выбирается паз, а в стропилах шип соответствующей формы.
• Детали дополнительно стягиваются 1-2 болтами и хомутами через подбалку — горизонтальный брус или доску, которая устанавливается для равномерного распределения усилий от крепежа и предупреждения смятия древесины.

От торца затяжки до места врубки должно быть не менее 1,5 глубины паза, а его высота — не более 1/3 сечения несущего элемента.

Стыковать детали можно без врубки, тогда соединения усиливаются с помощью деревянных или металлических накладок. Количество крепежных элементов принимается исходя из расчета по нагрузкам. В некоторых случаях стропила делаются двойными. Тогда затяжка не врубается, а жестко защемляется между двумя досками. Узел стягивается 2 болтами.

Вынос за наружные стены деревянных конструкций должен составлять не менее 40 см для образования карнизного свеса. Опираются фермы на подкладные доски или брус, крепятся уголками, держателями.

Как выровнять крышу дома

Как увеличить жилое пространство старого дома без дополнительных пристроек? Оптимальный вариант — обустройство новой кровли мансардного типа. Для ее возведения необходимо выполнить расчетную часть, правильно подобрать стропильную схему и материал покрытия крыши.

Расчет нагрузки

Сначала следует выяснить оптимальную массу новой конструкции, так как не все стены старого дома рассчитаны на дополнительную нагрузку.

Общий вес кровельного пирога равен сумме следующих компонентов: стропил, обрешетки, утеплителя и гидроизоляции.

При этом, легкая каркасная конструкция должна быть обслуживаемая: выдерживать не только стандартные снеговые и ветровые нагрузки, но и массу человека.

Беря данные из таблицы, можно рассчитать оптимальную нагрузку на несущие стены. Предположим, что они изготовлены из полнотелого кирпича с толщиной кладки 400 мм.

Тогда постоянная нагрузка будет равна: 400*1800/1000= 720 кг/м².

В данном случае, стены способны выдержать вес мансарды, изготовленной из балок с плотностью 300 кг/м³ и покрытой керамической черепицей.

Если же стены не способны выдержать общий вес мансарды, можно обустроить дополнительный фундамент. На него устанавливаются несущие вертикальные опоры для создания основы кровли. Такая конструкция позволит избежать нагрузки на стены дома.

Демонтаж крыши

Определившись с конструкцией кровли, можно приступать к ее изготовлению. Но до этого требуется выполнить правильный демонтаж старой. Это можно сделать своим руками, если придерживаться следующего порядка работ:

1. Снятие кровельного покрытия.
2. Демонтаж обрешетки. Если состояние деревянных планок хорошее, их можно использовать для новой кровли.
3. Стропила и балки перекрытия следует снимать, начиная с конька.

После этого делается проверка материала на возможное повторное использование. Строительство мансарды на старом доме зачастую выполняется с минимальными затратами. Поэтому нужно использовать все возможности для снижения стоимости.

Строительство мансарды

Чаще всего новая мансарда делается в виде двускатной ломаной кровли.

Новая крыша на старый кирпичный дом цена

Это обусловлено большим внутренним пространством, которое можно использовать в качестве жилого помещения.

Перед началом строительства нужно сделать правильный расчет оптимального расстояния между стропилами (см. Стропильная система двускатной крыши).

Не всегда старый деревянный дом может выдержать нагрузку новой крыши, поэтому следует выбирать шаг установки несущих конструкций исходя из расчетного веса кровли.

Данные об этом параметре можно взять из таблицы.

Затем основываясь на расчетных данных, делается закупка материала — деревянных балок, стропил и реек для обрешетки.

Шаг последний зависит от материала покрытия. Зачастую он не должен превышать 400 мм.

Но окончательные параметры определяются исходя из рекомендаций производителя кровельного материала.

Установка мауэрлата

Мауэрлат — это горизонтально расположенные брусья, на которые будут монтироваться несущие элементы кровли. Он предназначен для равномерного распределения нагрузки на стены.

Для выполнения монтажных работ потребуются следующие материалы и инструменты:

1. Молоток, ножовка по дереву.
2. Гвозди длиной до 50 мм. Количество зависит от площади крыши.
3. Мерительный инструмент: отвес, строительный уровень, рулетка.

Чаще всего для монтажа мауэрлата применяют деревянный брус сечением 150*100. Его количество определяется периметром крыши. Для соединения бруса с несущей стеной рекомендуется использовать монтажные дюбеля.

Монтаж стропильного каркаса и обрешетки

На первом этапе необходимо установить на мауэрлат несущие балки. Затем на них крепятся вертикальные стойки, соединенные между собой в верхней части брусьями — прогонами. На получившийся каркас монтируется стропила для будущей мансардной кровли.

Обрешетка предназначена для установки кровельного покрытия. Ее размер и конфигурация зависит от используемого защитного материала. Обычно для изготовления обрешетки используют доски 40*150 мм. Они набиваются поверх стропил, образуя монтажную площадку.

Окончательный этап

Вышеописанная технология строительства мансардной крыши является универсальной. В качестве гидроизоляционного слоя рекомендуется использовать специальную рулонную микрофибру. Она крепится на обрешетку.

Уже поверх нее выполняется монтаж кровельного покрытия. Для улучшения теплоизоляционных свойств крыши нужно выполнить внутреннее утепление.

Это делается с помощью базальтовой ваты или экструдированного пенополистирола.

На что нужно обратить внимание при обустройстве мансардной крыши в старом одноэтажном доме? Прежде всего — правильно рассчитать общий вес конструкции, установить надежный кровельный пирог и подобрать соответствующий материал. Итог работы — дополнительное жилое помещение, комфорт проживания в котором будет не хуже, чем в остальных комнатах дома.

Способы крепления стропильных балок

Как закрепить стропила на двухскатной крыше? Как сделать это правильно? Существует несколько популярных способов, помогающих закрепить стропила к мауэрлату, а именно:

• Наиболее распространенным является метод врубки. Такой способ установки стропил является прочным и жестким, поэтому его применяют только в том случае, если двухскатная крыша монтируется на дом из кирпича, блоков и прочих подобных материалов. Вам предстоит поработать пилой или топором. На нижнем конце стропила делается врубка, которая по форме точно подходит под рельеф мауэрлата;
• Еще один жесткий метод подразумевает нашивку опорного бруска. Такой метод фиксации стропил разумно использовать для двускатных крыш небольших хозяйственных построек. Для его исполнения понадобится одна толстая доска длиной около метра или две тонких. На них делается выпил с конфигурацией мауэрлата. После этого доски просто нашиваются сбоку стропил;
• Закрепить можно и подвижным методом. Он часто применяется в деревянном строительстве. Такой способ позволяет «гулять» стропилам пока сам дом дает усадку. В этом случае применяются дополнительные приспособления. Одна часть скользящей опоры монтируется на стропила, а другая на мауэрлат. Такой способ применяется только в наслонных системах, когда в верхней части крыши имеется дополнительная опора в виде конькового прогона.

Кроме крепления стропильных балок в нижней части, их следует соединить и в верхней точке. Существует несколько типов фиксации. Самый просто способ – встык. Под нужным углом верхние концы стропильных балок отпиливаются так, чтобы они точно совпадали друг с другом. Затем они соединяются и скрепляются гвоздями и металлическими пластинами. Такой способ не очень надежный, поэтому применяется для двухскатных крыш небольших строений.

Самым надежным вариантом считается в полдерева, который лучше применяется, если для используется стропильный брус. На сопряженных концах делается вырубка на половину толщины. Далее они соединяются друг с другом и закрепляются гвоздями, хомутами или металлическими элементами.

Если двухскатной крышей покрывается деревянный дом, то верхние концы стропил нужно соединять подвижным способом. В этом случае их соединяют шарнирами. Это не даст стропильной системе покоробиться во время усадки стен из бревен или бруса.

Расчет бруса для стропил

Цель расчета стропильной системы — определение требуемого сечения бруса. Для этого необходимо знать: длину стропильных ног, шаг установки элементов и параметры будущих нагрузок. Зависимость сечения бруса от шага установки стропил приведена в таблице:

Длина стропильных ног, см	Шаг стропил, см	Сечение стропильного бруса, см
до 300	120	8 х 10
до 300	180	9 х 10
до 400	100	8 х 16
до 400	140	8 х 18
до 400	180	9 х 18
до 600	100	8 х 20
до 600	140	10 х 20

Пример: для изготовления стропил из бруса длиной 3,5 м можно использовать два варианта: 1) брус 8х16 см с шагом 1 м; 2) брус 8х18 см с шагом 1,4 м. Зная длину стены дома и шаг можно легко рассчитать необходимое количество стропил и бруса.

Для других элементов крыши размеры следует брать на основании СНиП (обнов. СП ):

• мауэрлат — 10х10 или 15х15;
• прогоны, ригели и подкосы — 10х10, 15х15 или 10х20;
• затяжки — 5х15;
• подшивочные доски — 2,5х10 или 3х10.

Длина стропил не должна превышать 6 м! Конструкция более 6 м не обеспечит достаточной прочности на прогиб.

При проектировании крыши из бруса инженеры-проектировщики обязательно производят расчет действующих нагрузок на стропильную систему. При расчете учитывается вес финишного кровельного покрытия, тепло- и гидроизоляции, обрешетки, водосточных и снегозадерживающих элементов, а также временные нагрузки. Расчет производится с использованием специальных программ. Самостоятельно сделать такой расчет невозможно ввиду большого количества изменяемых переменных.

Подготовительные работы перед установкой стропильной системы

Монтаж и установку стропильной системы своими руками принято начинать с подсчетов и предварительных работ .

Для установки вам могут понадобиться строительные инструменты и элементы, а также специальный материал.

Профессионалы рекомендуют первоначально продумать план строения и возведения стропил. Для правильно просчитанных параметров стропильных ног, вам нужно будет обратиться к архитектору.

При желании своими силами установить стропильные ноги, вам нужно будет произвести расчет самостоятельно. Ниже мы напишем параметры, которые необходимо учесть при расчете и изготовлении стропильной системы своими руками:

Необходимые материалы для крыши пристройки к дому

Стропильная система пристройки с односкатной крышей изготавливается из деревянных балок, поверх которых производится укладка кровельного покрытия (прочитайте: “Как сделать односкатную крышу пристройки к дому своими руками – инструкция по строительству кровли сарая”). Каркас изготавливают из древесины твердых пород, которая была тщательно высушена, обработана антисептиками и грунтовкой. Дополнительно стоит вскрыть все деревянные элементы антипиреновыми веществами. Подобная обработка позволяет существенно продлить срок службы стропильной системы.

Итак, для создания крыши над пристройкой понадобятся:

• брусья для стропил, опор и прочих конструктивных элементов;
• обрезная доска для обшивки торцов и обрешетки;
• гидроизоляционный и утепляющий материал;
• кровельное покрытие.

Что касается кровельных покрытий, то, как правило, двускатная крыша с пристройкой перекрывается одним и тем же типом материала. В то же время, каждый хозяин исходит, прежде всего, из собственных материальных возможностей.

Толщина брусьев будет зависеть от ожидаемых нагрузок дождевых и снежных осадков, а также общей массы кровельного материала. При этом можно использовать балки с размерами между 120×120 мм и 150×150 мм.

Необходимый инструментарий:

• электропила или ножовка;
• дрель;
• топор;
• шуруповерт;
• нож;
• молоток и мебельный степлер;
• гвозди и саморезы;
• рулетка и уровень.

Расход саморезов или гвоздей составляет 8-10 штук на 1 м2. Что касается материала для утепления и гидроизоляции, то к общей площади поверхности прибавляют запас в 10-15 % на стыковку, обрезку и нахлест. Расчет стропил выполняют, исходя из максимального расстояния между ними в 1 м.