Стропильная система двухскатной крыши: расчет и монтаж своими руками

Несмотря на появление новых композиционных строительных материалов большинство крыш малоэтажных строений по-прежнему возводятся на основе деревянного каркаса - стропильной системы. Правильно рассчитанный и возведенный деревянный «скелет» способен многие годы противостоять стихии, атмосферным осадкам и прочим разрушающим природным факторам. Кроме того, деревянная стропильная система крыши гораздо легче, да и дешевле других вариантов.

На примере простой двускатной крыши в статье описываются особенности подбора материалов и компонентов, этапы расчетов, методы решения возможных проблем и практические советы по отдельным этапам строительства стропильной системы. Монтаж двускатной крыши гораздо проще, чем ломанной, многоскатной, многощипцовой и купольной конструкций. Именно поэтому такому варианту отдает предпочтение большинство индивидуальных застройщиков. Немаловажно также то, что устройство стропильной системы крыши с двумя скатами достаточно просто и может быть реализовано собственными силами.

Описание элементов стропильной системы

Свое название стропильная кровля берет от названия главного элемента в конструкции. Стропила это брус с прямоугольным сечением, образующий верхний угол треугольной крыши.

Самая простая двускатная крыша представляет собой две прямоугольные плоскости, соединенные под углом и закрепленные поверх верхнего обреза стен. Стропила двускатной крыши принимают на себя не только вес всех элементов, но и давление или подъемную силу ветра, а зимой еще и тяжесть накопившегося снега. Запас прочности стропильной системы должен с лихвой перекрывать все возможные нагрузки, включая вес людей, приспособлений и механизмов, необходимых для возведения или ремонта крыши.

Стропильная система двухскатной крыши состоит из следующих элементов:

• Мауэрлат. Брус хвойной породы, уложенный и закрепленный по периметру стен. Стропильная крыша опирается на него, и он играет основную роль в равномерном распределении веса конструкции на несущие стены строения. Сечение зависит от конкретной конструкции, но наиболее часто берется стандартное значение 10х10, 10х15 или 15х15 см. Мауэрлат устанавливается на анкеры или стержни с резьбой, закрепленные в стене. Крепление мауэрлата должно выдерживать усилие опрокидывающих нагрузок на крышу от действия ветра.
• Стропильные ноги. Чаще всего именно их имеют в виду, когда говорят стропила на крышу - это также брус хвойной породы, имеющий прямоугольное сечение. Размеры сечения: 15х5 см или 15х10 см. Стропильные ноги образуют треугольную крышу и несут тяжесть всей кровли, снега и ветровых нагрузок.
• Лежень. Укладывается на внутреннюю несущую стену и играет роль мауэрлата для равномерного распределения веса крыши по всем опорным стенам. Размеры сечения 10х10 см или 15х15 см.
• Стойки. Промежуточные опорные элементы, требующиеся для обеспечения нужной жесткости крыши. Размеры сечения - такие же, как у лежня.
• Затяжка. Не дает расползаться стропилам под действием веса кровли. Затяжка стягивает нижние части стропил и завершает конструкцию треугольника.
• Подкосы. Элементы прочности и жесткости конструкции, необходимые для пологих крыш с длинным скатом. Они устраняют провисание стропил и завершают конструкцию фермы большого пролета. Благодаря подкосам ферма может выдержать очень большие нагрузки. Когда монтируется двускатная крыша, стропильная система под металлочерепицу невозможна без этих важных компонентов.
• Обрешетка. Обеспечивает поперечное взаимное крепление стропильных ног, равномерно распределяет вес кровли на стропильные ноги. Учитывая специфику эксплуатации - для обрешетки лучше брать обрезные хвойные плотные пиломатериалы. В крайнем случае, подойдет и необрезная доска, но без коры и с малой шероховатостью. Под мягкую кровлю требуется сплошная обрешетка, без зазоров. Худший вариант - толстая влагостойкая фанера. Использовать для этой цели любой вид волоконно-стружечных плит ни в коем случае нельзя!
• Конек крыши. Является элементом крепления двух соседних скатов. Размеры и форма сечения конька определяется конструкцией кровли с учетом расчетного веса стропильной конструкции и кровли.
• Свес крыши и кобылки. Выступающие элементы крыши, защищающие стены от воздействия осадков и погодных факторов. Кобылки не испытывают серьезной нагрузки, но должны выдерживать вес свисающей кровли и водостоков, наполненных дождевой водой или снегом.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы делается в соответствии с предварительными вычислениями. Расчет начинаем с определения весовых нагрузок. Вес 1 кв.м. кровельного материала составляет:

• Шифер 10÷15 кг;
• Керамочерепица 35÷50кг;
• Ондулиновые листы 4÷6 кг;
• Цементно-песочная черепица 40÷50 кг;
• Мягкая битумная кровля 8÷12 кг;
• Металлочерепица 4÷5 кг;
• Профнастил 4÷5 кг.

Вес обрешетки, чернового настила и собственно самой стропильной системы составляет 40÷50 кг/кв.м.

Снеговая и ветровая нагрузка на стропильную систему зависят от зонального расположения дома. При расчетах эти данные берутся из карт и таблиц приложения №5 к СНиП 2.01.07-85.

Поскольку стропила крыши не должны прогибаться под нагрузкой более значения Д/200, где Д - длина рабочего участка стропильного бруса, то следует выполнить такую проверку: 3,125×Рн×Пл³ должно быть меньше, чем Ш×В³

• Рн - вес, приходящийся на 1м каждой ноги (распределенная нагрузка);
• Пл - максимальная длина рабочего участка стропил;
• Ш - ширина сечения бруса;
• В - высота сечения бруса.

Если неравенство не соблюдается - придется для стропил брать более толстый брус.

Угол наклона крыши определяется типом и весом кровли и допустимой высотой самой кровли. Критерии тут такие: чем больше наклон скатов - тем меньше количество и вес накопившегося снега. Но, тем сильнее боковая ветровая нагрузка и подъемная сила ветра. К тому же, при угле менее 45 градусов резко возрастает сложность придания необходимой прочности стропильной конструкции у дома с широко разнесенными стенами. Так что в этом деле приходится выбирать золотую середину и опираться на табличные значения указанного выше СНиПа.

Монтаж стропильной системы

Установка стропил может производиться одним из двух способов:

• Сборка конструкции на земле, с дальнейшим подъемом на крышу по наклонным доскам при помощи лебедки. В этом случае целесообразно уложить ферму на стены так, чтобы затяжка сразу попадала на свое место, а затем поднять её лебедкой и закрепить посредством обрешетки или временных досок с другими установленными элементами.

• Производить монтаж стропил прямо на крыше. Обычно этот вариант начинается с установки конька и прогонов, на которые впоследствии укладываются стропильные брусья. Такая работа требует одновременного участия 2-3 человек, тщательной разметки места установки всех элементов и продуманной последовательности действий. После установки основных элементов монтируются распорки и подкосы.

Устанавливаем стропила своими руками

Если длина пролета больше длины имеющихся стропил - их можно удлинить. Стропила могут быть клееными или наборными. При этом сечение досок может иметь меньшую толщину, но не высоту! Несколько худший вариант - удлинение стропильного бруса путем соединительной вставки или накладных брусков.

Стропильные системы могут использовать различные соединения. От их прочности и надежности зависит прочность и долговечность крыши в целом. Наиболее предпочтительны резьбовые соединения при помощи металлических пластин, уголков, специального крепежа, или просто болтами с гайками и шайбами.

Итог

Создание стропильной системы своими руками является вполне доступным для большинства застройщиков и домовладельцев. Информация, раскрытая в данном материале, станет хорошим подспорьем на этапе расчетов и подготовки к этому ответственному делу.