Расчет стропильной системы двухскатных крыш: типы и размеры элементов

Вертикальный разрез двухскатной крыши со стороны ее торца имеет треугольную форму. Форма образуется двумя наклоненными навстречу прямоугольными плоскостями. Линию соединения плоскостей вверху образует горизонтальный коньковый брус. Другое его название – прогон или балка.

Материалом стропильной системы может быть дерево или металлические профили. В частном строительстве применяется древесина – брус и доска. Их сечение определяется расчетами в проекте. Оно зависит от размеров и объемов кровли.

Перед применением все пиломатериалы обрабатываются антисептиками и противопожарными составами.

Стропильная система двускатной крыши дома бывает разной:

• Мауэрлат – брус по периметру наружных стен здания. Он нужен для связи крыши со стенами. На него опираются стропильные ноги. К нему крепятся элементы ската кровли и элементы карниза. К стене крепится закладными анкерами или шпильками. Не дает стропилам расползаться на стороны под нагрузкой. Брус мауэрлата имеет сечение по проекту от 150х150 мм до 200х250 мм.
• Стропила или стропильные ноги. Образуют наклонные плоскости скатов крыши. Это основа для устройства обрешетки под кровельное покрытие. Они выполнены из доски толщиной 50 мм и шириной 150, 200, или 250 мм. Ширина определяется проектом по размерам кровли. Крепятся к мауэрлату и коньку гвоздями 150 мм, скобами или металлическими уголками на саморезах. Последнее соединение удобное и технологичное для сборки. Саморезы нужно выбирать мощные. Иначе они могут срезаться под нагрузкой. Идеально крепить уголки болтами. Самое надежное соединение. Но оно дорогое. Иначе можно вернуться к дедовскому способу – на мощных гвоздях и скобах.
• Кобылки. Это короткие доски, продолжающие стропила над наружным периметром стен. Они нужны для организации свеса кровли и монтажа подкровельного карниза. Они имеют стандартную длину 6 метров. На длинном скате стропил для наружного свеса не хватает. Тогда их наращивают кобылками. У кобылок небольшая нагрузка. Они изготавливаются из доски 50х100мм. Когда свес кровли короткий, то кобылки не нужны. Свес кровли организуется самими стропильными ногами. Они просто свешиваются наружу нижним концом. Определенный вылет кобылок или стропил задает требуемую длину свеса и ширину карниза.
• Коньковый брус или прогон (конек). Он нужен для соединения наклонных плоскостей. К нему крепятся верхние концы всех стропил. Выполняется из бруса 100х150 мм, или доски 50х150 мм (50х200 мм). Это зависит от размеров кровли.
• Затяжки. Эти поперечные детали стягивают противоположные стропила попарно. Располагаются горизонтально под коньком на определенной высоте. Выполнены из доски 50х150 мм (реже 50х200 мм).
• Лежни – они лежат на чердачном перекрытии и на внутренних стенах. Служат опорой для стоек. Они нужны для перераспределения нагрузок от кровли. Выполнены из досок 50х150 мм или бруса 100х150 мм.
• Боковые прогоны из бруса 100х150 мм или доски 50х150 мм. Нужны для поддержания плоскости стропил. Располагаются горизонтально и перпендикулярно. Место выбирается по проектным расчетам.
• Опоры под коньком вдоль его оси опираются на центральный лежень. Или на стену под перекрытием с подкладками из доски и бруса. Опоры делаются из бруса от 100х150 мм и больше.
• Стойки из бруса 100х150 мм или доски 50х150 мм. Они опираются на лежни и подпирают боковые прогоны.
• Подкосы делаются для больших пролетов. Ставятся V-образно, дополняя или заменяя опоры и стойки. Они предназначены для перераспределения нагрузок с большими пролетами. Они нужны для висячих систем. Выполнены из досок или бруса по проекту.

Стойки передают нагрузку от кровли на лежни. Поэтому лежни кладутся не просто на перекрытие чердака. Они располагаются над внутренними несущими стенами дома.

Лежни и мауэрлат перед монтажом подвергаются гидроизоляции. Их нижняя часть закрывается рулонными материалами – рубероидом или плотными мембранами. Но рубероид дешевле и толще. Так дерево предохраняется от впитывания влаги со стороны бетонных поверхностей стен и перекрытий.

Соединение располагают под висячей вершиной от двух стропил. Если стандартной длины стропил не хватает на всю длину ската, то их наращивают с накладками. Две доски приставляют с прямым или косым срезом, прирубом (так надежнее). Скрепляют накладками такого же сечения. Длина накладки должна иметь не меньше трех длин, равных ширине доски (с каждой стороны стыка).

Это два основных вида стропильных систем. Они отличаются способами опоры и крепления между собой или с коньком. Главное отличие – наличие или отсутствие нижней опоры у верхних точек стропил.

В наслонных системах стропила насланы на коньковый брус с опорами. Или на внутреннюю стену по центру (по оси будущего конька кровли). В наслонной системе каждая стропилина является балкой с двумя шарнирами. А висячие стропильные пары – это трехшарнирные треугольные арки, без опоры снизу по центральной оси под коньком.

Особенности наслонных систем

Такие системы более устойчивые. Они подходят для больших и широких домов.

По центральной оси дома и кровли под будущим коньком монтируется коньковый брус. Он ложится на опоры, стоящие на центральном лежне или на центральной стене. К коньковому брусу с обеих сторон крепятся стропила. Они все независимые друг от друга. Нижние концы крепятся на мауэрлате.

Такие системы нельзя делать, когда отсутствует подпорная центральная стена. Тогда вся центральная часть будет опираться на висячее перекрытие.

Особенности висячих систем

Такие системы ставят там, где нельзя поставить центральные опоры под коньком. Ширина дома здесь значительно меньше.

Здесь стропила не опираются на коньковую балку (брус). Под ними нет центральных опор. В верхних точках они попарно опираются друг на друга и соединены между собой. В нижних точках опираются на мауэрлат. В таких случаях мауэрлат могут не ставить. В наружных стенах делаются отдельные подкладки. Это толстые и широкие закладные (подкладные) доски. К ним крепятся пятки стропил. Сами подкладки крепятся шпильками в стене.

Каждая пара собирается треугольником вместе с затяжкой на земле или на чердачном перекрытии. После этого поднимается в свое постоянное положение. Чтобы каждый треугольник стоял строго вертикально, их связывают коньковой доской. Тогда вершины каждой пары не будут сдвигаться между собой. Здесь коньковая доска не является опорой для стропил.

Такие конструкции удобны для устройства мансард. Под ними центральное пространство свободно.

Для висячих систем пролеты могут быть не больше 9 метров. Для такой ширины дома по внутреннему периметру наружных стен может ставиться висячая система.

Наслонные системы могут иметь пролеты до 14 метров. Этому способствует коньковая балка с центральными опорами. С V-образными подкосами пролеты могут быть больше.

Пролеты можно расширить и для висячих конструкций, если подпереть несколькими V-образными раскосами. Если по центральной оси дома найдутся пересечения стен, то на них можно установить подкосы.

Это дешевые конструкции. Ставятся в форме треугольника. Такое возможно для дома, где между наружными стенами по оси конька до 6 метров. Здесь не обязательно нужен расчет для угла наклона. Конек формируется над затяжкой по высоте, равной или большей 1/6 пролетной ширины. При таком расположении стропила получают большие нагрузки на изгиб. Для компенсации увеличивается их сечение. Или делается специальная врубка их конькового соединения. На вершине треугольника делаются металлические или деревянные накладки.

Один вариант с поперечным ригелем. Под ним и под крышей организуется жилое мансардное помещение. В таком случае к ригелю подшивается потолок. Для такой схемы нужна жесткая конструкция. Для этого ригель врубается в соединение безшарнирно. С этой целью применяется полусковородень. Тогда крыша получает достаточную жесткость. Иначе она станет неустойчивой под нагрузками.

Здесь затяжка приподнята, ригель врублен. Эта схема с мауэрлатом. Стропильные ноги выпущены за периметр стен. Это повышает устойчивость конструкции. В месте крепления стропила на мауэрлате выполнена вырубка треугольником под угол наклона. Это стабилизирует неравномерную нагрузку на скатах.

Такая схема передает всю нагрузку. Из-за этого для них выбрано большее сечение. Иногда приподнятая затяжка укрепляется с помощью подвески. Тогда предотвращается ее прогиб из-за подшивок материала на потолке. Короткая затяжка может подстраховаться двухсторонней накладкой из досок на гвоздях.

Когда наружные стены имеют большое расстояние между собой, прибегают к установке “бабки” и подкоса. В такой конструкции высокая жесткость и компенсированные нагрузки.

Они применяются, если такие пролеты составляют почти 14 метров.

“Бабка” выглядит как двухсторонняя накладка из досок. Для жесткости соединения применяется стальная пластина, которая скрепляется болтами. Пластина перекрывает врубку. Болты должны быть в краях врубки и в цельных участках балок (дальше 5 см от краев).

Для дополнительного перераспределения нагрузок устанавливаются подкосы. Такая конструкция становится жесткой. Соединения укрепляются металлическими накладками.

На висячие стропила всегда действует большая нагрузка. Поэтому их сечение выбирается больше, чем у наслонных систем.

Наслонные системы бывают распорными и безраспорными. В безраспорных соединениях верхний узел шарнирный. В нижнем его узле имеется шарнир с плавающим соединением (ползуном).

Схемы безраспорных систем с узлами врубок

В бревенчатых домах и домах из бруса не нужно создавать распорных нагрузок. Стены будут распираться. Для деревянного дома надо выбирать безраспорную двухскатную крышу.

Наслонные стропила для двухскатных крыш

Здесь важно крепление стропил на мауэрлате. Рассмотрены два варианта:

• Плоскость опоры скашивается по углу наклона. Длина плоскости больше ширины мауэрлата отрезается. Стропило врезается в мауэрлат на 0,25 высоты его бруса. Вверху каждое стропило кладется на конек, не скрепляясь с противоположным. Получается два ската, которые не соединены между собой, а только примыкают. Но такой монтаж сложен без опыта.
• Стропильные ноги скреплены на коньке. Так они не распирают стены внизу.

Крепления стропильной системы двускатной крыши

Низ стропил крепится подвижными соединениями. Забиванием одного гвоздя или установкой гибкой стальной пластины.

Для тяжелого кровельного пирога увеличивается сечение и коньковой балки.

Каждая приведенная схема стабильная, когда нагрузки равномерные, иначе происходит сползание. Оно предотвращается установкой на двухметровой высоте схваток и подкосов.

Схватки в стропильной системе

Со схватками конструкция становится надежной. Для нормальной работы их пересечение со стойками закрепляется с помощью гвоздей. Брус (доска) схваток такого сечения, как и стропила. Они бывают односторонние и двухсторонние. К стропилам крепятся болтами или гвоздями.

Чтобы система не могла ползти в стороны, достаточно жесткого крепления на коньковой балке.

Наслонные стропила с использованием подкосов

В этой схеме жесткость достигается подстропильными ногами (подкосами). Их угол наклона к горизонтальной плоскости 45 градусов. Они позволяют удлинять пролет до 14 метров или уменьшать сечение стропильных ног. Подкос располагается между стойкой и стропилом впритык. Для этого спиливается на углы плотного прилегания к ним. Прибивается к ним гвоздями. Подкосы предохраняют стропила от прогибания.

Несущая стена в середине дома не всегда располагается по центру под коньком. Если она стоит в стороне, ставятся подкосы с углами наклона от 45 до 53 градусов.

Подкосы также помогут, когда неравномерно садятся стены с фундаментом.

Система для двух несущих стен внутри дома

В таких системах опора – на двух подстропильных балках. С опорами стоек на лежни каждой стены. Тогда коньковая балка не нужна. Она не даст распорную силу. В верхней точке стропильные ноги скрепляются встык с подрезом под угол наклона. Закрепляются дополнительно накладками из металла или досок.

Здесь распирание компенсируется затяжкой.

Если не применяются подстропильные балки, то под каждое стропило ставятся стойки.

Рекомендуемые статьи: