Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Характеристики стропильных ног

Опираясь на расчет нагрузок, выбирают стропила для крыши — размеры должны быть такими, чтобы они могли выдержать планируемое воздействие

При этом обращают внимание на тип кровельного покрытия, вид крыши. Стропила могут быть наслонными или висячими, сложные кровельные системы состоят из обоих видов.

Длину стропильной ноги определяют, исходя из параметров здания и уклона кровли, который зависит от выбранного типа крыши. Размер стропил для крыши в длину обычно не превышает 6 метров, поскольку в продаже нет пиломатериалов большей длины. Но бывает, что габариты дома требуют использования элементов большей длины – в этой ситуации их наращивают (читайте: «Как рассчитать длину стропил, особенности стропильных систем»). Длинные стропильные ноги чаще всего встречаются у диагональных деталей, при строительстве полувальмовых или вальмовых крыш.

На подбор сечения стропильной ноги влияют различные факторы:

• уклон скатов;
• тип материала для покрытия;
• размеры дома;
• вид крыши;
• климатические особенности региона;
• качество материала, из которого они изготавливались.

Для создания стропильной системы обычно используют хвойные породы древесины

При выборе необходимо обращать внимание на то, чтобы на брусьях или досках не было синевы, большого количества сучков.

Выбор доски для строительства

Доска должна соответствовать следующим требованиям:

• Быть долговечной;
• Прочной;
• Легкой в монтаже;
• Иметь доступную цену;
• Ровную геометрию.

Обеспечить подобные характеристики может лишь та древесина, которая была изготовлена в полном соответствии технологическому процессу с соблюдением всех этапов обработки

Кроме того, важно изначальное качество древесного материала

Отечественная классификация делит древесину на четыре сорта. Первый является наиболее качественным, четвертый имеет многочисленный брак. Для постройки жилого дома стоит использовать доску только первого сорта. Более дешевая древесина низкого сорта может применяться в качестве вспомогательной для черновых работ, например обустройства опалубки.

Решая, из какой доски можно строить свой каркасный дом, следует не забывать про характеристики различных видов дерева. К примеру, древесину кедра, лиственницы, сосны и ели применяют для возведения основных элементов конструкции строения, а пихта, аукария, тис используется для декора изнутри.

Доски из ели и сосны бывают длинной до девяти метров, что существенно упростит постройку каркаса дома. Хвойный древесный материал имеет низкую цену, с ним легко работать, в нем не появляется грибок из-за большого количества смолы в древесине. Плотным и твердым является дерево лиственных пород: дуба, ясеня, осины, бука, липы, ореха. Материалы из них требуют длительного процесса сушки и реализуются по более высокой цене.

Доска, используемая при возведении каркасных домов

Доски могут быть строганными, естественной влажности либо прошедшие процедуру технической сушки. Выбирая, из какой доски в будущем строить каркасный дом, нужно учитывать все нюансы.

Доски естественной влажности

Подобный вариант имеет немалую популярность из-за своей низкой стоимости, однако на этом его преимущества заканчиваются. Такая древесина нередко имеет влажность свыше сорока процентов и сразу же использовать ее в строительстве никак нельзя.

Доска со временем существенно усыхает, теряя свою первоначальную форму и размеры, при том делая это неравномерно. Учитывая, что еще на этапе распила на пилораме могли быть допущены огрехи, усушка еще более исказит форму древесины и построить каркас дома из нее будет крайне проблематично. Древесина большой влажности после высыхания в местах стыковки может образовать большие (от одного сантиметра) щели. Для их устранения может потребоваться дополнительная обрешетка, использование выравнивающих подкладок.

Сушка может повлиять на геометрию досок. Вместо прямоугольной формы она может получить выгнутую, перекрученную, перекошенную. Работать с подобным материалом будет очень проблематично. Остается только распилить древесный материал на более мелкие части – это единственный вариант применения подобной доски в строительстве.
Доска естественной влажности, используемая для каркасного дома, нередко подвергается вредоносному воздействию грибка, плесени, паразитов. Каркас с теплоизоляцией и обшивкой из-за отсутствия вентиляции плохо сохнет, постепенно разрушаясь. Применение антисептиков не сильно спасает ситуацию так как они плохо впитываются в глубь древесного материала.

Технически высушенная доска

Подобная доска до реализации конечному покупателю помещается в специальную камеру для просушивания, где уровень ее влажности доводится до показателей в 16-22 процента. Он как правило соответствует условиям окружающей среды во время ведения строительства.

Среди плюсов такой доски:

Термообработка материала уничтожает микроорганизмы, находящиеся в древесине, благодаря чему ее не требуется глобально обрабатывать антисептическими средствами. Просушенная доска редко подвергается воздействию паразитов.

Размеры доски и ее форма в дальнейшем не изменяются, ведь в сушильной камере уже произошли все естественные изменения. Это упрощает строительство и снижает процент брака среди материала.

Минусы:

• Более высокая цена по сравнению с древесиной естественной влажности;
• Доска должна быть рассортирована исходя из геометрии. Хорошие продавцы заранее сортируют материала по госстандарту, не требуя дополнительной платы.

Для постройки каркасного дома желательно использование сортированной древесины. Но даже не отобранный древесный материал лучше, чем доски естественной влажности.

Советы от профессионалов

Если вы решили возводить кровлю самостоятельно, то вам наверняка пригодятся некоторые советы, которые не только облегчат ваш труд, но и увеличат эксплуатационный период вашей крыши в целом.

• Рассчитать конструкцию правильно – задача не легкая, но даже если она выполнена верно, нарушить ее можно при неверном креплении. Поэтому монтируя стропильные ноги на свои места выполните работу со всей ответственностью. Для повышения навыков вы можете прочитать информацию в сети, либо пригласить на объект знающего человека;
• Шаг стропильных ног никак не должен влиять на теплоизоляцию. Стоит помнить, что плиты способны немного изменяться в своих размерах. Воспользуйтесь этим и впихните их максимально плотно. В строительном магазине существуют стандартные размеры плит утеплителя в 60, 80, 100 и 120 сантиметров;
• Для большинства крыш, уклон которых менее 45 градусов, есть необходимость включения веса рабочего в расчет. Что касается более острых кровель, то в этом нет необходимости, следовательно, можно уменьшить шаг стропильных ног на 20%;
• Воспользуйтесь современными технологиями и рассчитайте вашу крышу при помощи онлайн-калькуляторов. Все что вам нужно – это ввести точные параметры;
• Нормативные документы касательно ветровой и снеговой нагрузки вы можете найти в сети или у мастеров на стройке;
• Любая древесина, используемая в целях строительства должна быть максимально высушена. Это позволит избежать ее деформации в последующем.

Крыша здания – один из самых важных элементов всего здания. Если вы начнете экономит на кровельном пироге, то вскоре вам грозит дорогостоящий ремонт, который затронет не только данный участок, но и все здание в целом. Поэтому если вы хотите получить максимальный эксплуатационный период от вашего уюта, то не стоит использовать некачественные материалы.

Деревянные стропильные ноги делают из бруса или доски, второй вариант более экономичен, не уступая по прочности первому

Чтобы обеспечить надлежащую надежность и долговечность всей конструкции, важно правильно подобрать пиломатериал, грамотно рассчитать его сечение

Монтаж стропильных ног

Очень важно правильно прикрепить стропильные ноги к мауэрлату. От того, как будет выполнено соединение стропил с мауэрлатом, зависит прочность и надежность крыши

Существует два варианта крепления – жесткое и скользящее. Каждое из них подходит к определенным стропилам – висячим или наслонным.

Жесткое крепление делает невозможными любые повороты, подвижки или изгибы стропил. Для этого делают запилы на стропиле и закрепляют ногу с мауэрлатом с помощью проволоки, металлических скоб или длинных гвоздей. Также можно использовать металлические уголки.

При создании вальмовой крыши диагональное стропило нередко должно быть более 6 метров. В связи с этим делают наращивание стропил по длине, перед этим обязательно выполняется разметка стропил. Чтобы это сделать, соединяют две доски, используемые при создании обычных стропил. Диагональные элементы всегда оказываются длиннее рядовых, плюс к этому они испытывают большую нагрузку, поскольку на них опираются накосные ноги.

Чтобы усилить стропильные ноги, для них делают подкосы в виде вертикальных стоек. Больше двух стоек устанавливают редко. Для усиления накосных стропил тоже устанавливают подкос или стойку,которая должна опираться на подкладку из дерева, расположенную непосредственно на перекрытии (в случае железобетонной плиты) или на затяжку, одновременно являющуюся потолочной балкой. Подкосы опирают на лежень и ставят под углом от 45 до 50 градусов. Главным их назначением является возможность принять на себя максимальную нагрузку от стропил.

Особенности деревянного «скелета» крыши

При работе с деревом необходимо учитывать его особенности, как материала, а также направление нагрузок, воздействующих на конкретные элементы конструкции.

По сравнению с бетоном или металлом, дерево – материал мягкий и упругий, но эти его свойства могут меняться в большую или меньшую сторону в зависимости от влажности. Деревянные конструкции подкровельной системы впитывают в себя влагу из воздуха, когда на улице идёт дождь, и водяные пары, поднимающиеся из внутренних помещений дома. В сухую погоду происходит обратное движение: дерево отдаёт лишнюю влагу в атмосферу. При этом материал расширяется или сужается, меняется упругость его волокон и расстояние между ними, что, в свою очередь, влияет на его способность удерживать в себе крепёж.

Воздействие окружающей среды на древесинуИсточник vsyaizolyatsiya.ru

Поэтому прежде чем крепить обрешётку к стропилам или выполнять узловые соединения конструкции, нужно решить, какие метизы лучше использовать. Для этого необходимо определить влияющие на них нагрузки. При этом учитывают:

• вес кровельного покрытия;
• напряжения, возникающие в материале при изменении его влажности;
• снеговую нагрузку, способную вызывать прогиб обрешётки;
• ветровые нагрузки.

В зависимости от направления приложения усилий, крепёж может испытывать изгибающие, растягивающие, выдёргивающие, срезающие нагрузки.

Если снеговая нагрузка имеет вертикальное направление, то ветровая зависит от направления воздушного потока и может действовать горизонтально (боковая нагрузка на срез) или снизу вверх (на вырывание).

Воздействие ветровой нагрузки на крышуИсточник studfile.net

Чтобы решить, чем крепить обрешётку к стропилам – гвоздями или саморезами, давайте посмотрим, как эти метизы ведут себя в сложных условиях.

Расчет стропильной системы

Постоянные нагрузки можно определить по весу 1 м2 кровельного покрытия, обрешетки

Важно что бы вес на 1 м2 кровли был в пределах 40-45 кг

Переменные нагрузки от снега, ветра рассчитываются по табличным значениям нормативных документов СНиП, в зависимости от высоты здания, температурной зоны. Нагрузка от снега, равна его весу, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона ската. Все эти расчеты выполняются при проекте.

А если нет проекта, и кровля возводится на небольшое здание? Нужно посмотреть на строительство дома по соседству, которое выполняется по проекту, по площади кровли одинаковой с вашей постройкой. Стропильная система двухскатной крыши послужит образцом.

Размеры бруса для стропила

На верхней точке укладывается конек, который соединяет стропила. Высота конька зависит от наклона кровли. На наклон влияет выбор материала покрытия. Минимальные размеры таковы:

• для черепичных кровель, шифера 22 гр.;
• для металлочерепицы — 14 гр.;
• ондулин — 6 гр.;
• профнастил — 12 гр.

Оптимальный угол 35-45 гр. наклона, обеспечивает быстрый сброс воды и снега. В регионах с сильными ветрами, кровли делают пологими и тогда угол наклона в пределах 20-45 градусов.

Определить высоту можно по формуле: Н=1/2Lпр*tgA. Где А угол наклона, L-ширина здания.

Рассчитать длину стропила на двухскатную крышу, можно по формуле: Lcтр=1/2Lпр*sinA.

Задача упрощается, при использовании готовой таблицы. От ширины здания и угла наклона, зависит коэффициент. Коэффициент умножить на 1⁄2 ширины здания.

Стропила изготавливают из брусков сосны или ели, сечением 50×100 мм, 50*150 мм.

Размер стропил зависит от шага. Шаг стропил меньше, устанавливается большее количество, сечение будет уменьшаться. Расстояние между стропилами у двухскатной крыши находится в диапазоне от 600 мм до 1800 мм, все зависит от конструкции крыши и используемых для её строительства материалов.

Таблица размеров стропил, в зависимости от шага их установки

Длина стропил, мм	Расстояние между стропилами, мм	Размер сечения бруса стропил, мм
до 3000	1200	80 × 100
до 3000	1800	90 × 100
до 4000	1000	80 × 160
до 4000	1400	80 × 180
до 4000	1800	90 × 180
до 6000	1000	80 × 200
до 6000	1400	100 × 200

Кровля не оканчивается на уровне стен, ее продлевают на 500 мм наружу.  Стропильная нога может выступать, или наращивается доска или брусок. В таком случае влага не попадает на стену, не заливается фундамент.

Какими размерами должны обладать стропила?

После того, как будет выбрана оптимальная доска для стропил, можно приступать к формированию специального чертежа и схемы будущей стропильной системы. Для этого определяется сечение, длина, ширина и иные параметра стропил, которые после изготовления будут соединяться друг с другом в правильной последовательности.

Размер стропил может значительно отличаться, так как на этот параметр оказывает влияние много факторов. К ним относятся габариты дома и крыши, выбранная конструкция стропильной системы, возможные нагрузки от ветра и другие аналогичные воздействия. Оптимальным будет использование рекомендаций:

• минимальный размер равен 50х150 мм;
• если создаются значительные пролеты, то выбирается размер 150х150 или же 250х100;
• нередко используются более значительные по размерам стропила, если планируется возведение существенного по габаритам торгового павильона или иного крупного строения.

Важно! Чтобы точно знать оптимальные размеры стропил для крыши, требуется правильно рассчитывать данный показатель. Для расчета важно определить, какая нагрузка будет воздействовать максимально на крышу, что позволяет выбрать сечение и иные параметры стропил

Дополнительно имеется возможность воспользоваться специальными нормативными значениями, но они не учитывают определенные климатические условия различных регионов, поэтому специалисты предпочитают проводить правильные расчеты, материалы по теме: как рассчитать длину стропил, расчет стропильной системы

Для расчета важно определить, какая нагрузка будет воздействовать максимально на крышу, что позволяет выбрать сечение и иные параметры стропил. Дополнительно имеется возможность воспользоваться специальными нормативными значениями, но они не учитывают определенные климатические условия различных регионов, поэтому специалисты предпочитают проводить правильные расчеты, материалы по теме: как рассчитать длину стропил, расчет стропильной системы

Виды материала

Для стропильной конструкции важно подбирать доски так, чтобы она получилась прочной, но при этом ее вес не был слишком большим. Причем для кровли многоэтажных зданий или промышленных строений оптимальным решением станут металлические или железобетонные стропила

Для обычных зданий достаточно древесины. Как правило, на практике принято использовать несколько видов материалов для стропил.

Бревна берутся очень редко, чаще из них делают срубы. Этот вариант отличается большим весом. К тому же нужен профессионал, который умеет с ними работать, в частности, со сложными врубками на местах крепежей.

Как выбрать кровельные материалы для деревянной кровли

Существуют различные виды покрытия для деревянной крыши. Они значительно отличаются по своим свойствам и возможностям. Для того, чтобы вы имели представление о деревянных кровельных покрытиях, некоторые из них будут рассмотрены далее:

Гонт

Состоит из небольшого размера пластин. Между собой они связываются шипами или пазами. Для изготовления гонта используются самые прочные, долговечные и надёжные породы древесины.

Это покрытие имеет один значительный недостаток: крыша из гонта очень пожароопасна. Однако бороться с этим можно, покрывая поверхность планок специальным составом.

Из достоинств стоит отметить длительный срок службы, а также качественную звукоизоляцию. К тому же гонт обладает низкой теплопроводностью, что делает его хорошим утеплителем. Такие характеристики являются типичными для всех деревянных кровельных покрытий.

Гонт состоит из небольших пластинИсточник sinergidom.ru

Шиндель

По форме, представляет собой колотые пластины. Такой материал отличается различным размером составных частей. Это кровельное покрытие имеет самый длительный срок службы среди деревянных материалов.

Примечательно, что изготавливается шиндель способом ручного кола. Для его производства применяются такие породы, как осина, лиственница или дуб. Выбирается только зрелое отборное сырьё с большой плотностью годичных колец. К тому же это покрытие отличается малым количеством сучков.

Для производства Шинделя применяется сосна, осина, лиственница и дубИсточник goldkryshi.ru

Лемех

Является одной из разновидностей шинделя. Отличается он тем, что имеет сложную форму. Его верхняя часть представляет собой расширение, а нижняя имеет ажурные края. Такая дощечка внешне напоминает лопатку, а её края часто имеет закруглённую форму. Для изготовления чаще всего применяется такое сырьё, как сосна и ель.

Для производства Лемеха применяется сосна и ельИсточник 90zavod.ru

Тес

Это одно из самых простых деревянных кровельных покрытий. Представляет собой обычную обрезную доску из сосны или ели. Однако самые надёжные тесовые крыши делаются из лиственницы, хотя она стоит дороже и обрабатывать её труднее.

Деревянная кровля из этого материала практически полностью поглощает шум дождя, а также тес является экологически чистым материалом. Обустройство тесовой крыши является довольно простым процессом и не требует значительных трудозатрат.

Проблема в том, что она создаёт большую нагрузку на стены дома из-за своей немаленькой массы.

Тес практически полностью поглощает шум дождяИсточник stroicod.ru

Защита бруса

До начала работ по установке стропильной системы и прокладке материала для гидроизоляции необходимо позаботиться о защите бруса от насекомых и огня. Следует упомянуть, что в некоторых СНиП для разных типов крыш прописан пункт защиты перекрытий от огня.

Материал обрабатывается также антисептиками, которые защищают его от гниения

При работе надо последовательно обрабатывать все участки, уделяя особое внимание тем, которые будут более подвержены воздействию неблагоприятных факторов. Особенно тщательно надо прорабатывать стыки

Для нанесения составов используют широкую кисть с длинным ворсом. При работе необходимо надевать респиратор, чтобы защитить органы дыхания, и специальные очки для защиты глаз.

Специалисты рекомендуют наносить составы в два слоя.

Перед обработкой древесина должна основательно просохнуть. Сухое дерево лучше всего впитывает антисептик и антипиретик. Кроме того, средства будут действовать очень долгое время.

После полного высыхания бруса и основательного впитывания нанесенных составов можно приступать к установке стропильной системы.

Монтаж кровли деревянных домов из других материалов

Существует два основных способа укладки шифера. Монтаж листов производится снизу вверх. В первом случае укладка кровельного материала выполняется со смещением листов в каждом следующем ряду на одну волну. Второй способ укладки считается более сложным, так как предполагает срезание углов листов, укладываемых выше. Укладка выполняется справа налево.

Для того чтобы кровля была надежной, долговечной и одновременно красивой, при ее устройстве можно использовать листовой металлический материал.

Современный рынок строительных материалов предлагает широкий ассортимент всевозможных металлических листов для этой цели — медные, стальные, алюминиевые, из сплава цинка и титана. Установка кровельного материала отличается простотой и удобством, сами листы достаточно легкие и прочные по сравнению со штучным материалом.

Для устройства водоотвода понадобятся водоотводящие трубы, водосточные желобы и ливневая воронка. Их либо заказывают, либо изготавливают собственными руками, предварительно выяснив характерные особенности водоотливной системы, разработанной в проекте.

Утепление крыши из бруса

Не смотря на то, что крыша из бруса является достаточно теплой, ей необходимо утепление. Теплоизоляция выполняется после устройства кровельного покрытия. Внутри брусовая крыша представляет собой стропила с обрешеткой и гидроизоляцией. В качестве утеплителя могут использоваться:

• пенопласт или экструдированный пенополистирол;
• минеральная вата;
• напыляемый пенополиуретан.

Каждый вид теплоизоляции имеет свои достоинства и недостатки. Например, пенопласт является пожароопасным, горючим и не позволяет крыше «дышать», но зато обладает отличными теплосохраняющими свойствами и имеет низкую стоимость. Утеплители на основе минваты подходят для крупных строений, т.к. вес минваты достаточно большой. Используется материал в плитах или рулонах. Теплоизоляция крепится к обрешетке. Толщина минеральноватных плит зависит от региона и в среднем составляет 15-20 см. Минвата экологична, воздухопроницаема и долговечна.

Пенополиуретановое напыление — наилучший способ теплоизоляции крыши. Материал напыляется специальной установкой и создает герметичное покрытие без швов и стыков. Недостаток пенополиуретана — высокая стоимость.

Для того чтобы крыша из бруса прослужила долго и не требовала дорогостоящего ремонта необходимо обустройство эффективной водосточной системы, которая будет предотвращать попадание воды внутрь кровли. Расчет водостоков проводится с учетом наклона крыши, материала кровли и количества осадков.

Правила монтажа

Двускатная кровля считается лучшим вариантом для осваивания тонкостей сборки стропильной системы, который лучше осуществлять хоть и своими руками, но в качестве подмастерья, если нет опыта.

Монтаж включает в себя ряд последовательных этапов:

изготовить шаблон – две доски, скрепленные с одного края гвоздем. Раздвинув их на манер буквы «л» и установив края на опоры, намечаются места упора будущих стропильных ног и вырисовывается угол между скатами;

Шаблон наложен на стропильную ногу

• зафиксировать дополнительно шаблон поперечиной;
• сделать шаблон из фанеры толщиной 5 мм для зарезов на стропилах;
• собрать на саморезы стропильную ферму;
• на балках сделать монтажные зарезы и соединить соответственно углам скатов;

На земле лежат готовые фермы

• установить крайние фермы, зафиксировав их положение временными подкосами;
• соединить вершины треугольников веревкой – это будет направление будущего конька;
• собранные таким образом остальные фермы поднимаются наверх и устанавливаются с шагом 50–60 см;
• при надобности использовать дополнительные крепления в виде подпоров, ригелей и пр.

Временная подстраховка ферм

Как наращиваются стропила?

Во время создания качественной и большой по размеру крыши нередко требуется значительные по длине стропила. Чтобы их получить, требуется наращивать несколько элементов. Для этого используются разные способы:

• обычно выбирается метод, предполагающий сплотить доски, для чего они складываются друг с другом, причем именно широкими сторонами, после чего сшиваются, для чего используются гвозди;
• укладка досок с небольшим сдвигом, причем обычно он делается в половину длины, что позволяет сделать действительно длинные стропила, обладающие хорошей прочностью;
• создание косого среза, располагающегося на торцах элементов, но до создания среза надо делать противоскользящий упор по вертикали, после чего формируется сквозное отверстие, позволяющие осуществить стяжку элементов болтами.

Таким образом, грамотное наращивание стропил дает возможность получить оптимальную по размерам стропильную ногу, используемую для формирования надежной и прочной стропильной конструкции.