Схема стропильной системы двухскатной крыши с мансардой – Стропильная система двухскатной крыши с мансардой

Стропильная система двухскатной крыши: устройство, узлы

Главная » Крыша » Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

В основе каждой крыши лежит большое количество балок, стропил, стоек и прогонов, которые все вместе называются стропильной системой. За многовековую историю видов и способов ее организации накопилось немало, и каждая имеет свои особенности в построении узлов и врубок. Подробнее о том, какой может быть стропильная система двухскатной крыши и как при этом должны крепиться стропила и другие элементы системы поговорим подробнее.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Содержание статьи

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

• Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
• Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
• Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
• Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
• Лежни  — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
• Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
• Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов  в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

 

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Как устроена мансардная крыша (с чертежами и схемами) читайте тут. 

С наслонными стропилами

В двускатных крышах с наслонными стропилами, концами они опираются на стены, а средней частью опираются на несущие стены или колонны. Некоторые схемы распирают стены, некоторые нет. В любом случае наличие мауэрлата обязательно.

Простейший вариант наслонных стропил

Безраспорные схемы и узлы врубок

Дома, сложенные из бревен или бруса плохо реагируют на распорные нагрузки. Для них они критичны: стена может развалиться. Для деревянных домов стропильная система двухскатной крыши должна быть безраспорной. О видах таких систем поговорим подробнее.

Простейшая безраспорная схема стропильной системы приведена на фото ниже. В ней стропильная нога упирается в мауэрлат. В таком варианте она работает на изгиб, не распирая стену.

Простая безраспорная система двускатной крыши с наслонными стропилами

Обратите внимание на варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. В первом, площадку опирания обычно скашивают, ее длина при этом — не более сечения балки. Глубина врубки — не более 0,25 ее высоты.

Верх стропильных ног укладывается на коньковый брус, не скрепляя его с противоположным стропилом. Получаются по строению две односкатные крыши, которые в верхней части примыкают (но не соединяются) одна с другой.

Такую схему без наличия опыта делать не рекомендуется: при малейшей неточности выполнения появляются распорные силы и конструкция становится нестабильной.

Намного проще в сборке вариант со скрепленными в коньковой части стропильными ногами. Они практически никогда не дают распора на стены.

Вариант крепления стропил без распора на стены

Для работы этой схемы стропильные ноги внизу крепятся при помощи подвижного соединения. Для закрепления стропильной ноги к мауэрлату сверху забивается один гвоздь или снизу ставится гибкая стальная пластина. Варианты крепления стропильных ног к коньковому прогону смотрите на фото.

Если кровельный материал планируется использовать тяжелый, необходимо увеличить несущую способность. Достигается это увеличением сечения элементов стропильной системы и усилением конькового узла. Он приведен на фото ниже.

Усиление конькового узла под тяжелый кровельный материал или при значительных снеговых нагрузках

Все приведенные выше схемы двускатных крыш стабильны при наличии равномерных нагрузок. Но на практике такого практически не бывает. Предотвратить сползание крыши в сторону большей нагрузки можно двумя способами: установкой на высоте около 2 метров схватки или подкосами.

Варианты стропильных систем со схватками

Установка схваток повышает надежность конструкции. Чтобы она нормально работала, в местах ее пересечения со стоками крепить нужно к ним гвоздями. Сечение бруса для схватки используют такое же, как и для стропил.

Схемы стропильных систем двускатных крыш со схватками

К стропильным ногам крепятся ботами или гвоздями. Могут устанавливаться с одной или двух сторон. Узел крепления схватки к стропилам и коньковому прогону смотрите на рисунке ниже.

Крепление схватки к стропильным ногам и коньковому брусу

Чтобы система была жесткой и не «поползла» даже при аварийных нагрузках достаточно в таком варианте обеспечить жесткое крепление конькового бруса. При отсутствии возможности его смещения в горизонтали, крыша выдержит даже значительные нагрузки.

Как сделать двухскатную крышу (фотоотчет) читайте тут. 

Системы наслонных стропил с подкосами

В этих вариантах для большей жесткости добавлены подстропильные ноги, которые еще называют подкосами. Они устанавливаются под углом 45° по отношению к горизонту. Их установка позволяет увеличить длину пролета (до 14 метров) или уменьшить сечение балок (стропил).

Подкос просто подставляется под требуемым углом к балкам и прибивается гвоздями с боков и снизу. Важное требование: подкос должен быть срезан точно и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, исключая возможность ее прогиба.

Системы с подстропильными ногами. Сверху распорная система, снизу — безраспорная. Узлы правильной рубки для каждой расположены рядом. Внизу — возможные схемы крепления подкоса

Но не во всех домах средняя несущая стена расположена посередине. В этом случае есть возможность установить подкосы с углом ннаклона относительно горизонта 45-53°.

Система стропил со смещенным относительно центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы если возможна значительная неравномерная усадка фундамента или стен. Стены садиться по-разному могут на деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучнистых грунтах. Во всех этих случаях рассматривайте устройство стропильных систем такого типа.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни , нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

Системы с подстропильными балками

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или  расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

stroychik.ru

Мансардная крыша – стропильная система, устройство, схема конструкции

Конструкция этой необычной крыши носит фамилию своего создателя — французского архитектора Мансара.

Именно ему пришла в голову мысль увеличить полезное пространство под крышей, разбив ее скат на два участка – крутой и пологий.

В наши дни виды мансардных крыш исчисляются десятками, поскольку к этой категории причисляют любую кровлю, под которой есть достаточно пространства для жилого помещения. Такое положение дел приводит к путанице в классификации стропильных систем.

Технически корректно можно говорить лишь о классической мансарде, которую застройщики иногда называют ломаной крышей.

Двускатные, арочные, купольные, сводчатые, вальмовые и полувальмовые кровли нельзя назвать мансардными. У них отсутствует главный «родовой признак» данной конструкции – перелом ската, расширяющий проходное подкровельное пространство.

Растущая популярность ломаной крыши вполне объяснима. Построив частный дом с мансардой, мы существенно экономим средства, поскольку вместе с крышей получаем просторное и практически бесплатное помещение.

Под низкой двускатной кровлей сделать это не удастся. Здесь в лучшем случае хватит места для небольшого чуланчика.

Стропильная система

Является несущей основой мансардной кровли и должна выдерживать не только собственный вес, но также расчетные ветровые и снеговые нагрузки. Стропильная система мансарды связывает воедино балки перекрытия, кровельные скаты, стены и потолок. Это обстоятельство требует грамотного расчета и умелой реализации.

Размеры мансарды и ее конструкция зависят от ширины здания и требуемой высоты помещения (от 2,5 до 3,5 метра). Поэтому не спешите заказывать пиломатериалы для ее строительства, а лучше заранее подготовьте подробный чертеж и проработайте узлы всех соединений.

На схеме стропильной системы нужно четко увязать между собой высоту, шаг и сечение стоек, длину и наклон стропил, определить места установки окон, выбрать размер обрешетки и материал для обшивки фронтона.

Особенно тщательно нужно продумать и выполнить крепление стропильных ног к мауэрлату и самого мауэрлата к стене здания. Любой серьезный просчет здесь может привести к тому, что крыша мансардного типа будет оторвана и разрушена при штормовом ветре.

Для упрощения расчета можно воспользоваться готовыми вариантами конструктивных решений узлов стропильной системы, где указаны основные размеры и способы крепления.

А так выглядит схема самой простой стропильной системы мансардной крыши.

Рис. 1 Схема стропильной системы

Как видно из рисунка 1, стропильная система мансардной крыши состоит из нижних стропильных ног (наклонные стропила), верхних (висячих) стропил, вертикальных стоек, горизонтальной связующей перекладины и конькового бруса. Если размер мансарды невелик, то от конькового бруса можно отказаться. Его функцию выполнит сплошная обрешетка, создающая диафрагму жесткости.

Жесткость стропильной системы в боковом и вертикальном направлениях обеспечивает треугольная форма коньковой и боковой ферм. Объемная жесткость конструкции достигается за счет установки подкосов, образующих треугольники с вертикальными стойками.

Как правило, ломаная мансардная крыша строится из массива древесины (сосна, ель). Иногда для этой цели используют более легкий и прочный клееный брус, позволяющий увеличить шаг стропил без потери жесткости. Клееный брус, в отличие от обычного не нуждается в дополнительной пропитке, защищающей древесину от грибка, насекомых и огня.

Особо прочная конструкция мансардной крыши требует использования стальных тонкостенных конструкций. Они долговечны, огнестойки и просты в сборке, но значительно дороже деревянных.

Последовательность строительства мансардной крыши и особенности сборки

Стропильную конструкцию мансарды начинают собирать с двух крайних пролетов, примыкающих к фронтону здания. Для сборки каркаса стропильной системы можно использовать брус сечением 100х100 мм либо доску размером 50х150 мм.

Шаг стропильных рам выбирают в диапазоне от 0,5 до 2 метров. Чем большую снеговую нагрузку придется выдерживать кровле, тем меньшим нужно делать это расстояние.

Специалисты-кровельщики устройство мансардной крыши выполняют в таком порядке:

• в балки перекрытия на 1/3 их толщины врезают вертикальные стойки;
• стропильные ноги нижнего ската выравнивают в одной плоскости со стойками и ставят на опорную балку (мауэрлат), закрепляя их с помощью скоб или металлических пластин;
• ставится брус-затяжку перекрытия мансарды, которая служит основой для подшивки потолка;
•  монтируются стропильные ноги (висячие стропила) двух верхних скатов.

Если расстояние между стенами здания превышает 8 метров, то в конструкцию стропильной системы вводят вертикальную коньковую стойку (бабку) с двумя подкосами.

Вместо укладки балки-мауэрлата можно использовать крепление стропильной системы мансарды непосредственно к стене. Для этого в стену на глубину 200-250 мм  заделывается арматурный анкер, к которому резьбовым соединением крепится балка перекрытия.

Заканчивают устройство мансардной крыши монтажом обрешетки. Если кровля дома будет из мягкого материала, такого как битумная черепица, то обрешетка под нее должна быть сплошной. Для этого можно использовать обрезные доски толщиной 30 мм и шириной 120-140 мм или OSB плиту толщиной от 12 до 16 мм.

В том случае, когда крыша будет накрыта металлочерепицей, шифером или профнастилом, обрешетку кладут реже, оставляя зазор между досками в 10-15 см. К стропилам ее крепят саморезами по дереву.

Полезное видео по теме:

greensector.ru

схема, конструкция, выбор креплений, фото сборки и установки мансардных стропил, особенности расчета системы

Одним из ключевых звеньев в строительстве подчердачного этажа является расчет стропильной системы мансардной крыши. Сложность заключается в том, что необходимо учесть несколько важных составляющих: снеговую нагрузку, порывы ветра, угол наклона скатов, вес самих стропил, утеплителей, гидроизоляции, кровельных материалов. Стропила могут быть комбинированными, металлическими или деревянными.

Мансардная крыша должна быть легкой, чтобы не нагружать фундамент. Застройщики все чаще используют тонкостенные металлические стропила мансардных крыш, их стоимость гораздо выше деревянных, но скорость и простота монтажа таких систем покрывает этот недостаток с лихвой.

В самостоятельном строительстве стропильная система мансардной крыши традиционно изготавливается из дерева, поэтому за основу возьмем именно этот материал.

Полезно знать

Чтобы правильно рассчитать стропильную конструкцию мансарды, необходимо суммарно учесть 3 вида нагрузок, действующих на кровельную систему. Во-первых, следует вычислить вес самой мансардной крыши: кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидроизоляция, стропила, теплоизоляционный слой мансарды, пароизоляция, чистовая отделка. Для этого потребуется знать вес каждого материала на 1м^2, такие параметры указываются в инструкциях и сертификатах заводов–изготовителей.

Например, полимерно-битумной гидроизоляции потребуется 5 кг/м², один квадратный метр минваты весит 10 кг, стандартной обрешетки из доски в 25 мм — 15 кг, ондулин приблизительно 3 кг, металлочерепица — самый тяжелый кровельный материал. При подсчете нагрузки сложите все показатели и умножьте на поправочный коэффициент 1,1.

Во-вторых, конструкция стропильной системы мансардной крыши должна выдерживать снеговые нагрузки, в некоторых районах этот показатель превышает более 500 кг на м². Формула для расчета снеговой нагрузки:

S=Sg x µ, где

S  — снеговая нагрузка;

Sg  —  масса снега на 1м² горизонтальной поверхности, показатель устанавливается нормативными документами для каждого климатического района в отдельности;

µ — коэффициент, зависящий от уклона крыши: угол в 25^о – коэффициент 1,0, 25-60^о – 0,7, если уклон выше 60^о коэффициент не учитывается.

И наконец, ветровые нагрузки. Для их расчета применяется формула:

W = Wo x k, где

W – ветровая нагрузка;

Wo – нормативные данные, которые определяются индивидуально для каждого района;

k – поправочный коэффициент для разного типа местностей и высотности здания.

Высота здания, м	Открытый тип местности: морские побережья, озера, степи	Закрытый тип местности: города, лесные массивы
5	0,75	0,85
10	1,0	0,65
20	1,25	0,85

На основании суммарной нагрузки на стропильную систему мансардной крыши, определяется длина, шаг и поперечное сечение стропильной ноги. Далее мы привели таблицу рекомендуемых параметров для устройства стропильной системы в умеренном климатическом поясе (Московская область):

Расстояние между стропилами мансардной крыши, м	Длина ноги, м
	6	5.5	5.0	4.5	4.0	3.5	3
	Поперечное сечение балок, мм
0,6	50*200	50*200	50*175	50*150	50*150	40*175	40х150
0,9	75*250	75*200	75*175	75*175	50*200	50*175	50х150
1,1	100*200	75*200	75*200	75*175	75*175	75*150	75х150
1,4	100*200	100*200	75*200	75*200	75*200	75*175	75х150
1,75	100*250	100*200	100*200	100*200	75*200	75*200	75х150
2,15	—	100*250	100*250	100*200	100*200	100*175	100х150

Для других элементов стропильной системы мансардной крыши существуют свои параметры:

• мауэрлат выполняется из бруса 150*150, 100*150, 100*100 мм;
• ригель – 100*200-150 мм;
• прогоны – 100*200-150-100 мм;
• енды, диагональные ноги – 100*200 мм;
• затяжка – 50*150 мм;
• подкос – 150*150, 100*100 мм.
• подшивочная доска – 25*100 мм.

Важно: Деревянные стропила должны соответствовать ГОСТу 8486-86(83). На 1 п/м ноги может быть не более 3 сучков, размер сучков не должен превышать 30 мм по длинной стороне. Сквозные трещины недопустимы. Влажность дерева менее 18%. 

Стропильная система двускатной мансардной крыши, чертеж основных элементов фермы

Основные узлы

Стропильные конструкции мансардных крыш не зависимо от проекта включают в себя множество сопряжений и стыковых узлов, они соединяются между собой, врубаются в затяжку и мауэрлат, имеют вспомогательные элементы системы: ригели, бабки, опоры либо подкосы, дополнительно скрепляются скобами, болтами, хомутами. Устройство стропильной системы мансардной крыши должно предусматривать равномерное распределение всех нагрузок на основание и несущие конструкции строения.

Схема стропильной системы мансардной крыши, основные узлы и элементы

В зависимости от архитектурного решения, определяется вид мансардной крыши, в свою очередь от конфигурации кровли зависит не только внутренний интерьер мансарды, ее полезная площадь, но и какой вид стропильной системы применим в каждом конкретном случае: висячий или наслонный.

Наслонная система, опирание ноги на коньковый брус и мауэрлат

Наслонные стропильные ноги опираются на несущие стены мансарды, а в середине поддерживаются промежуточными опорами, в таких системах нагрузки передаются исключительно на изгиб. Висячие опираются только на мансардные стены, обычно устанавливаются при монтаже мансардного этажа, где нет внутренней несущей стены, они не создают горизонтальную нагрузку, только на сжатие и изгиб.

Висячая система устраивается, если расстояние между опорами-стенами не более 6,5 м, установка дополнительной опоры дает возможность перекрыть мансарду шириной до 12 метров, если требуется перекрыть более широкий участок, то на каждые 3 метра устанавливается своя опора.

Висячие и наслонные стропила мансардной крыши

Если по проекту мансарды предусмотрен не один, а несколько уклонов, как в классической мансардной крыше, то обычно чередуются висячие (верхние) и наслонные (нижние) стропила.

Посмотрите, как устанавливается стропильная система мансардных крыш, видео урок поможет разобраться во всех тонкостях устройства ломаной конструкции.

Несущие элементы системы обеспечивают прочность и устойчивость всей конструкции мансардной крыши. У мансардной крыши несущими элементами являются: обрешетка, стропила, мауэрлат. Конструктивные особенности системы определяются  видом мансардной крыши: односкатной, вальмовой, многоскатной, щипцовой и пр.

Стропильная система мансардной крыши, схема расположения узлов односкатного перекрытия

Форма крыши мансарды зависит от перекрываемой площади и архитектурного замысла, для обустройства полноценной мансарды лучше выбирать простые виды мансардных крыш, чтобы балки и стойки не загромождали пространство внутри.

Мансарда, стропильная система вальмовой четырехскатной крыши

Этапы монтажа стропильной системы мансарды

Технология монтажа мансардной крыши требует определенной последовательности:

• установка мауэрлата;
• укладка поперечных балок;
• монтаж вертикальных стоек;
• затяжка боковых стоек или установка конькового бруса;
• разметка шага и монтаж стропильных ног;
• установка вспомогательных узлов: ригелей, подкосов, подстропильных ног;
• обрешетка, гидроизоляция, настил кровельного материала.

Крепление мауэрлата является важным этапом для устройства всей системы, это основа конструкции

Технология стыковки

Не смотря на то, что алгоритм возведения стропильной системы достаточно прост, установка стропил мансардной крыши требует грамотного подхода к монтажу стыковочных узлов. Основная нагрузка в системе приходится на ноги, поэтому от качества их монтажа на мауэрлат, а так же от надежности их соединения между собой зависит безопасность и прочность крыши, да и мансарды в целом.

Стропильная система мансардной крыши, фото крепления висячих стропил к мауэрлату

Существует 2 варианта соединения стропила с мауэрлатом: скользящее и жесткое. В деревянных мансардных конструкциях нельзя делать все соединения жесткими, так как дерево при определенных условиях сжимается и расширяется, а при жестком соединении возникают распорные нагрузки на несущие узлы, в совокупности это приводит к деформации элементов стропильной системы мансарды.

Как правильно крепить наслонные стропила для мансарды

Важно: Жесткое соединение используется, если стропила наслонные, тогда нога жестко крепится к мауэрлату, но при этом на коньке, между собой или на прогоне узлы системы должны крепиться скользящим соединением. 

Если на мансардной крыше применяется жесткая система крепления, то необходимо исключить какие-либо усилия: скользящие, крутящие моменты, повороты, сдвиги. Для жесткого крепления существует два способа соединения:

• врубка в стропильной ноге;
• нашивка подпорного бруса.

Седло (врубка) делается на ноге, запилы должны обеспечить плотное прилегание деталей, и не должны превышать 1/3 высоты бруса. Для жесткого крепления стропило упирается врубкой в мауэрлат, 2 гвоздя забиваются с боков, под углом друг к другу, крест на крест, третий гвоздь забивается сверху, вертикально. Рекомендуется дополнительно усилить крепления металлическими пластинами, уголками, болтами.

Скользящий способ соединения заключается в том, что в мауэрлате выпиливается выемка под ногу, затем детали соединяются между собой специальным металлическим уголком — салазки. Так крепится наслонная система.

Скользящее крепление мансардной стропильной системы

Независимо от способа соединения мансардной стропильной системы, стропила и мауэрлат прикручивают между собой проволокой или дополнительно соединяют анкерами, чтобы исключить сдвиг крыши от сильных порывов ветра. Подкосы, бабки, распорки и бабки  крепятся скобами и хомутами.

Как нарастить и усилить стропила мансарды

Зачастую стропильной ноге не хватает длины бруса, чтобы не заказывать специальные доски, и не удорожать строительство мансарды, их наращивают.

Важно: Так как жесткость стропильной системы в местах стыковки теряется, соединения следует делать там, где изгибающий момент стремится к нулю. 

Стропила из бруса сращиваются косым прирубом. В деталях делают наклонные запилы, их длина должна быть равна удвоенному сечению, а торцы высотой, равной сечению бруса, умноженному на коэффициент 0,15. Стык крепят болтами. Подобное соединение балок гармонично вписывается в дизайн мансарды, и позволяет оставить несущие элементы крыши открытыми.

Иногда стропила мансарды крепят внахлест, доски друг на друга должны заходить не менее чем на метр, затем они крепятся гвоздями или болтами в шахматном порядке. Если мансардные стропила наращиваются встык, то запил должен быть строго в 90^о, элементы прикладываются торцами, с двух сторон накладываются доски, затем конструкция крепится болтами либо гвоздями.

Варианты удлинения стропильной ноги

Если сечение материала недостаточно, то доски усиливают. Спаренные стропила состоят из двух и более досок, плотно прилегающих друг к другу, прошивается такая конструкция гвоздями в шахматном порядке. Составные стропила делают из двух досок, между которыми вставляются вкладыши длиною 2 высоты доски. Расстояние между вкладышами не должно превышать 7 высот ноги. Верхняя часть составных стропил может состоять из одинарной доски.

Способы усиления стропильной ноги

Как стыковать стропила наверху

Соединение стропил мансардной крыши между собой наверху имеет несколько вариантов. Если конек не предусмотрен, доски обрезаются под углом, крепятся между собой гвоздями, и дополнительно при помощи металлических и деревянных накладок. Висячие системы при сложной стропиловке многоскатной мансардной крыши, крепятся в шип, одинарным или двойным зубом.

Верхнее соединение стропил на безконьковой мансардной крыше

Если стропильной системой предусмотрен конек, то к  коньковому брусу стропила можно крепить внахлест, либо запилив торцы под нужным углом, обязательно следует усилить стыки металлическими или деревянными накладками.

Стыковка стропил на коньковом брусе

Сборку стропильных ферм лучше проводить на земле, а затем поднимать и устанавливать конструкцию на мансардный этаж. Прежде всего, необходимо сделать шаблон. Для этого доска прикладывается по месту, отчерчивается угол запила для верхнего стыка, и отмечается паз для крепления к мауэрлату, затем таким же образом примеряется вторая доска.

На земле по полученным отметкам доски запиливаются, стыкуются между собой, шаблон поднимается на крышу и примеряется. Если геометрия мансардной крыши соблюдена, то всю стропильную систему можно изготовить по одному шаблону, но в случае небольших отклонений, рекомендуется делать только верхний запил и стыковку, а врезку в мауэрлат делать по месту.

roomgood.ru

виды, схема, расчет и монтаж, а также фото и видео технологии установки стропильной системы

Долговечность и эксплуатационные характеристики мансардной кровли в первую очередь зависят от надежности стропильной системы. Поэтому перед началом возведения крыши, следует составить соответствующий проект и выполнить все необходимые расчеты. Мансардный этаж в принципе может быть устроен под кровлей любой конструкции и любого вида – односкатной, двухскатной, четырехскатной.

По каким же правилам устанавливается стропильная система мансардной крыши в том или ином случае и как сделать кровлю надежной?

Как рассчитать стропильную систему

При проектировании системы стропил любого дома учитывают такие параметры, как:

1. Ветровую нагрузку на кровлю;
2. Вес кровельных материалов;
3. Снеговую нагрузку;
4. Вес внутренней обшивки;
5. Вес элементов системы стропил

Чем большие нагрузки будут действовать на конструкцию каркаса мансардной крыши в процессе ее эксплуатации, тем большим должно быть сечение стропил и меньшим шаг между ними и длина.

Первый параметр определяется по карте ветровых нагрузок:

Стропильные конструкции мансардных крыш возводятся с учетом ветровых нагрузок

Для расчета следует значение ветровой нагрузки в том регионе, в котором строится здание, умножить на поправочный коэффициент. Значение последнего зависит от высоты здания. Для домов ниже пяти метров, расположенных в степных или прибрежных районах значение коэффициента принимается за 0,5, в лесных регионах и на территориях городов — за 0,75. Для зданий до десяти метров высотой – 0,65 и 1,0 соответственно.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле S=Sg*µ, где µ — коэффициент в применении к наклонной поверхности, Sg – вес снега на горизонтальной. Для зданий с углом наклона скатов до 25гр значение коэффициента принимается за 1, с углом наклона до 60гр – 0,75.

На заметку: При расчете каркаса мансардных крыш, скаты которых имеют угол наклона более 60гр, снеговая нагрузка во внимание не принимается. Снег на таких крышах практически не задерживается. 

Устройство стропильной системы мансардной крыши выполнятся с учетом снеговых нагрузок

Зная значения снеговой и ветровой нагрузки в том или ином регионе, несложно будет сделать необходимые расчеты.

Допустим, здание высотой 4,5м с углом наклона скатов в 30гр строится в Московской области. В первом ветровом регионе нагрузка составляет 32кг/м2. Умножив эту цифру на 0,5 (коэффициент), получаем 16кг/м2. Для третьего снегового региона нагрузка составляет 180кг/м2. Умножаем эту цифру на коэффициент 0,75 и получаем 135кг/м2. Таким образом на кровлю в общей сложности будет действовать 151кг/м2 нагрузок (временных).

Расчет стропильной системы мансардной крыши выполняется также с учетом веса кровельного пирога. Этот параметр вычисляется путем сложения удельных весов всех его составляющих – кровельного материала, утеплителя и т.д. Для определения удельного веса необходимо вес всего материала, использованного для покрытия мансардной крыши разделить на ее площадь.

Удельный вес кровельного пирога определяется удельным весом всех его элементов

Важно: Для мансардных кровель прогиб стропила должен составлять не более 1/250 от их длины. Это обеспечит надежность кровли. 

Расчеты допустимых соотношений длины стропил, их сечения и шага между ними выполняются с использованием разного рода таблиц и специальных программ.

Каркас крыши с двумя скатами

Стропильная система двускатной мансардной крыши рассчитывается с учетом нескольких основных параметров: ширины и высоты дома, материала и разновидности стропил (висячих или наслонных).

Расстояние между стропильными ногами обычно 0,6 – 1м. Исходя из усредненного количества 0,8, можно сразу понять, сколько элементов понадобиться для той или иной кровли.

Допустим, длина ската будет равной 20м.Тогда для его устройства необходимо примерно 20/0,8=25 стропильных ног. Прибавляем к этой цифре 1, так как в кровельном каркасе по краям обязательно устанавливается по одной ноге. Получаем 26 стропил. Теперь выполняем более точный расчет: 20/26=0,77. Это значит, что ноги нужно будет устанавливать на расстоянии 0,77 м друг от друга.

Схема стропильной системы мансардной крыши с двумя скатами

Зная высоту мансардной крыши, вычислить длину стропил будет предельно просто. Стропило в треугольнике, образуемом наклоном ската и половиной торцовой стены, является гипотенузой. Таким образом, длина определяется по теореме Пифагора.

Система стропил вальмовой мансардной кровли

Расстояние между стропилами мансардной крыши, имеющей четыре ската, равно ее длине или ширине. Определившись с углом наклона ската, несложно будет рассчитать их длину. Все, что нужно сделать — это разделить высоту кровли на косинус угла наклона ската.

Стропильная система мансардной крыши. Фото вальмовой кровли

Каркас односкатной кровли

Конструкция стропильной системы мансардной крыши односкатной элементарно проста. Ноги одной стороной закрепляются на стене, а второй на стойках опорах. В этом случае для нахождения их длины также используется теорема Пифагора. При устройстве каркаса кровли с одним скатом следует учитывать размеры пролетов. Если они шире 4,5 м обязательно нужно использовать промежуточные стойки, установленные на балках перекрытия.

Промежуточные стойки в стропильной системе односкатной крыши

Возведение стропильной системы

Стропильная система мансардной крыши возводится по определенной схеме, включающей в себя такие шаги, как монтаж мауэрлата, стропильных ног, прогонов, ригелей, опорных стоек и других узлов каркаса.

Монтаж мауэрлата

Перед укладкой мауэрлата стены в обязательном порядке гидроизолируют. При этом можно использовать как рулонные материалы, так и битумные мастики. Установка мауэрлата выполняется вплотную к внутренней стороне стены. Крепится эта часть стропильной системы чаще всего на анкерные болты.

Мауэрлат монтируется вплотную к внутренней стороне стены

На заметку: Чтобы выполнить точную разметку отверстий под болты, брус необходимо положить сверху анкеров и постучать по нему молотком. В результате на древесине останутся вмятины отметки. 

Правила установки стропил

Стропила мансардной крыши бывают висячими либо наслонными. Элемент первого типа своей нижней частью опирается на мауэрлат, а верхней в верхнюю часть другого стропила. Наслонные стропила в системе не производят распирающего давления на стены дома, так как в верхней части упираются в коньковый прогон или верхний прогон ломаной кровли.

Наслонные и висячие стропила крыши

После того, как мауэрлат будет надежно закреплен, приступают к установке стропил мансардной крыши.

Крепление стропильного элемента снизу может выполняться жестким методом. При этом используется дополнительная балка, на которую опирается нога. Одновременно она фиксируется к мауэрлату с помощью оцинкованных уголков.

Стропила для мансарды могут быть прикреплены к мауэрлату также скользящим способом. В этом случае чаще всего используются специальные крепления, называемые «салазками».

Стропила в деревянных домах крепятся к стене скользящим способом

На заметку: Скользящее крепление позволяет ноге немного сдвигаться при усадке дома, что предотвращает деформацию ферм. Используется оно чаще всего при возведении мансардной кровли брусчатых и бревенчатых домов. 

Наверху стропила в системе могут крепиться встык над коньковым прогоном, к самому коньковому прогону по одной либо внахлест. В первом случае верхняя часть элемента обрезается под углом. При креплении внахлест доски не обрезаются.

Мансарда. Стропильная система с закреплением встык и внахлест

Таким образом монтируется стропильная система мансардной крыши. Видео демонстрирует этот процесс пошагово.

Установка обрешетки

Сборка каркаса мансардной крыши заканчивается монтажом обрешетки, которая может быть сплошной или разреженной. Эта часть кровли выполняется обычно из доски. Чаще всего длина обрешетки чуть меньше длины ската. При установке обрешетки предусматривается место для окон мансарды. Для ее крепления используют гвозди (по два на каждой стропильной ноге).

Важно: Набивать доски обрешетки следует со смещением. То есть таким образом, чтобы в соседних рядах стыки не были расположены на одной стропильной ноге. 

Для обрешетки мансардной кровли используется доска

Очень редко, но иногда в частном домостроении используются металлические стропила мансардных крыш. При этом в качестве мауэрлата применяется мощный швеллер. Металлические стропильные ноги привариваются к нему с использованием уголков.

domiktop.ru

Стропильная система мансардной крыши: чертежи конструкций

Стропильная система мансардной крыши

 

Чердачное помещение, оборудованное под мансарду, является одним из вариантов увеличения полезной площади дома. Крыша такого помещения должна быть прочной, а ее стропильная система выдерживать большие нагрузки.

Разновидности конструкций крыши, преимущества и недостатки

При строительстве мансарды используется стропильная система, которая отличается формой и типом конструкции. Кровля может быть:

1. Двухскатная. Самый простой способ монтажа конструкции — симметричная щипцовая крыша.

Она имеет фронтальный вид в форме треугольника. Если ширина дома не превышает 6 метров, то угол наклона в такой крыше может быть в пределах 45 градусов. При ширине дома более 6 метров угол должен быть увеличен до 60 градусов.

Виды двускатных стропильных конструкций

 

Преимуществом такой мансардной крыши является легкость и быстрота монтажа, надежность конструкции и ее возможность выносить значительные нагрузки.

Конструкция двускатной мансардной крыши

 

Недостатком является маленькое пространство внутри помещения, что не позволяет спроектировать большую мансарду

Двускатная крыша

 

Установка стропильной системы двускатной крыши

 

2. Трехскатная и четырехскатная. Имеет еще другое название — несимметричная, имеющая скаты разного наклона и длины.

Стропильная система четырехскатной (шатровой) крыши

 

Преимуществом такой кровли является красивый дизайн и оригинальность.

Четырехскатная крыша одноэтажного дома

 

Недостатком служит то, что такая крыша стоит намного дороже и имеет сложную форму, которая требует скрупулезного расчета.

Несимметричная крыша

 

3. Ломаная двускатная. Скаты такой мансардной конструкции имеют две части, расположенные под разными углами наклона.

Схема устройства стропил ломаной крыши

 

Преимуществом ломаной кровли является то, что в этом варианте можно использовать чердачное помещение под мансарду с максимальной отдачей. Кроме этого, стропильная система ломаной мансардной крыши является наиболее экономичной.

Мансардная ломаная крыша

 

4. Полувальмовая. Один из видов двускатной кровли. Характерностью является два ската (вальма) над фронтальной частью кровли.
5. Вальмовая. Представляет собой трапециевидные скаты с обеих сторон длинной крыши и треугольные скаты с обеих сторон короткой.

Схема стропильной системы вальмовой крыши

 

Преимуществом полувальмовой и вальмовой крыш является то, что они, благодаря отсутствию фронтонов, способны нести значительные нагрузки. Они имеют низкую парусность. Стропильная система таких крыш дает возможность монтировать свес значительных габаритов, который будет служить защитой от атмосферных явлений. Конструкция таких крыш более прочная.

Полувальмовая крыша

 

Недостатком является сложность при монтаже. Вальмы уменьшают общее пространство мансарды. Вальмовые и полувальмовые крыши требуют наличия окон, которым надо уделить особое внимание еще на этапе проектирования. Окна, расположенные в самом скате, проще в изготовлении и монтаже, но должны быть закрыты при атмосферных осадках. Вертикальные оконные проемы намного удобнее, но их оборудование и монтаж намного сложнее.

Вальмовая крыша

 

Проектирование стропильной системы для вальмовой крыши

 

Материал для стропильной системы

Материалы, которые используют для изготовления несущих элементов конструкции, должны быть прочны, выдерживать перепады температур, иметь небольшой удельный вес и обладать стойкостью к влаге. Наиболее приемлемым материалом является древесина. Под изготовление конструкции выбирают хвойные породы с высокой прочностью и минимально поддающиеся гниению. Такими могут быть лиственница, сосна или ель. Готовый брус необходимо обработать антисептиком и огнеупорным материалом. Также, стропильная система крыши может быть изготовлена из клееного бруса, но это повлечет увеличение длины прогона.

Деревянная стропильная система

 

Стропильная система может изготавливаться из легких металлических конструкций. Такой вариант крыши легко монтируется, прост в эксплуатации и уходе, но стоит значительно дороже.

Стропильная система система из металла на болтовых соединениях

 

Основные элементы стропильной системы

Основой, на которую монтируют внутреннюю и внешнюю обшивку чердачного помещения, является стропильная конструкция. Часто встречаются случаи, когда внутреннее пространство между кровлей и обшивкой служит для прокладки разного рода коммуникаций.

Коммуникации стропильной системы

 

Конструкция состоит из следующих частей:

1. Стропила. Являются одним из главных элементов каркаса всей конструкции. От их формы и количества зависит угол наклона ската, схема, устойчивость и прочность конструкции.
2. Прогоны. Предназначены для соединения стропил.
3. Мауэрлат. На него монтируются стропила. Выполняет функции фундамента для всей мансардной конструкции, равномерно распределяя нагрузку на здание по всему своему периметру.
4. Обрешетка. Обшивочный материал, монтируемый на стропила, на который крепится кровля. Кроме этого, увеличивает жесткость всей конструкции.
5. Конек. Место верхнего крепления скатов мансардной кровли.
6. Опорная стойка, подкос. Распорные элементы, которые укрепляют стропила.
7. Лежень. Брус между фронтальной стеной и перекрытием. Монтируется параллельно коньку. Служит основой для крепления подкосов и стоек. Придает прочности и устойчивости стропилам.
8. Затяжка. Крепежная деталь, предназначенная для фиксации стропил.
9. Кобылки. Кусок бруса, который удлиняет стропилы, чтобы сделать свес крыш необходимой длины.
10. Свес крыш. Нижняя часть кровли, которая выходит за стены. Предназначена для предохранения стен и фундамента от воздействия атмосферных осадков.

Основные элементы стропильной системы

 

Ломаная мансардная конструкция и ее расчет

Мансарда с ломаной крышей является наиболее используемой, так как площадь под кровлей можно использовать с максимальной пользой. Эталонной считается схема, в разрезе которой находятся элементарные фигуры: прямоугольник — по центру, равносторонний треугольник — вверху, два прямоугольных треугольника по бокам. Чертежи такой конструкции просты в расчетах. Общая схема и отдельные чертежи перед началом расчетов наносят на бумагу.

Чертеж ломаной мансардной крыши

 

Ломаная крыша рассчитывается по элементам:

• расчет угла, под которым будет установлена кровля;
• определение размеров коньковых и боковых стропил, а так же элементов для их усиления;
• вычисление размеров обрешетки;
• расчет площадей скатов;
• определение массы материалов, необходимых для кровли;
• вычисление нагрузки и массы утеплителя;
• установление необходимой дистанции между стропилами.

Важно!

Угол, под которым устанавливается кровля, должен находится в пределах 30 градусов в ее верхней части и 60 градусов — для боковых стропил.

Конструктивная схема двускатной мансардной крыши

 

Длина боковых стропил вычисляется по формуле. Имеем исходные данные: 0.5 м — карниз крыши, 2.5 м — высота опоры, 60 градусов — угол наклона. Применяем формулу вычисления гипотенузы прямоугольного треугольника.

L = карниз + высота / cosinus 60 = 0.5 + 2.5 / 0.5 = 5.5 метра.

Длина для коньковых стропил вычисляется по формуле для равностороннего треугольника. Допустим, что основание или же затяжка составляет 4 метра, углы А у основания соответствуют углу наклона коньковых стропил, что составляет 30 градусов, в вершине треугольника угол развала составляет 120 градусов.

L = затяжка / 2cosinus А = 4 / 2х0.86 = 2.3 метра.

Для монтажа ломаной мансардной конструкции выбираются минимально допустимые размеры сечения для стропил: 50 х 100 мм. Для определения веса стропильного материала выбирают среднюю величину плотности дерева при влажности 18 процентов. Это составит 0.5 тонны на куб.м.

Особенности монтажа стропильной системы для ломаной крыши

 

Плотность и шаг обрешетки зависит от материала кровли. Для мягкой кровли монтируется фанерная обрешетка по всей поверхности стропил. Для полужесткой и жесткой кровли больших размеров ставится уплотненная или редкая обрешетка. Под полужесткую кровлю большого размера необходимо стелить сплошной слой обрешетки. В основном, обрешетка монтируется через каждые 25-35 см. Ширина доски около 25 см.

Виды обрешетки

 

Для расчета площади, конструкция делится на геометрические фигуры. Их площади считаются отдельно каждая, потом все данные суммируются. Для ломаной мансардной конструкции площадь делится на 4 части: 2 боковые, 2 коньковые. Вычисляют площадь каждой, увеличивают в 2 раза и потом все складывают.

Расчет площади четырехскатной крыши

 

Вычисление веса кровли является обязательным элементом. Примерный вес 1 кв.м. кровли может составлять: шифер — от 11 до 14 кг, мягкая черепица — от 9 до 16 кг, оцинкованная жесть — от 3 до 6 кг, керамочерепица — от 50 до 70 кг.

Таблица удельных нагрузок кровельных материалов

 

Средняя нагрузка для ломаной кровли должна составлять не менее 200 кг на метр погонный. Это обеспечит сдерживание снеговой нагрузки и ветра на всю конструкцию. Кроме этого, существуют коэффициенты поправки, которые зависят от наклона конструкции: до 25 градусов коэффициент равен 1, от 25 до 60 градусов — 1.025, от 60 градусов и выше — отсутствует.

Нагрузка на 1 п.м. стропильной ноги

 

Дистанция между стропилами устанавливается разной, в зависимости от покрытия кровли. Если стропилы изготовлены с сечением 50х150 мм, то примерный шаг между ними может составлять:

• для керамочерепицы, шифера, ондулина — 80 см;
• для металлочерепицы — 60 см;
• для профнастила — 90 см.

Подбор сечений стропил

 

Двускатная мансардная крыша

 

metasold.com