Важные моменты при проектировании двухскатной крыши: создание чертежа

Двухскатная крыша пользуется большой популярностью благодаря простому монтажу, высокой прочности и универсальности. Она подходит для устройства любого вида кровли и вписывается в практически любой проект дома. В статье мы расскажем о том, как собрать стропильную систему двухскатной крыши. Эта информация будет полезна и тем, кто собирается работать своими руками, и тем, кто хочет проконтролировать работу бригады кровельщиков.

Основные элементы двухскатной стропильной системы

  • Мауэрлат. Распределяет нагрузку от крыши на стены здания. Изготавливается из прочной и устойчивой к гниению древесины: сосны, лиственницы, дуба. Стандартное сечение — 100*100 или 150*150 мм.
  • Стропильные ноги. Устанавливают на мауэрлат или потолочный венец. Висячие стропильные ноги монтируют на дополнительные балки.
  • Затяжки. Используются для соединения стропильных ног и усиления их жесткости.
  • Коньковые прогоны — опоры для будущего конька. Их устанавливают в местах соединения верхней части стропил.
  • Боковые прогоны (опционально). Придают дополнительную жесткость фермам, усиливают большие пролеты.
  • Стропильные стойки — вертикальные брусья. Место установки зависит от ширины пролета (по центру или же по центру и по бокам).
  • Продольные и диагональные подкосы — опоры для стоек. Необходимы для правильного распределения ветровой и снеговой нагрузки.
  • Лежни — опоры для стоек и фиксации подкосов.
  • Обрешетка — основа для монтажа кровельного покрытия. Ее устанавливают перпендикулярно стропилам.

На фото представлены основные виды стропильных систем двухскатной крыши. Некоторые из них можно собрать своими руками, для устройства других потребуются профессиональные расчеты и монтаж.

Типы крыш – выбираем самый подходящий

Своими руками возвести крышу для дома непросто, но если знать все особенности процесса, работа пойдет легко и принесет удовлетворение результатами. Начинаем  с определения типа крыши, разнообразие которых довольно многочисленно. Выбирая, учитываем много факторов, в том числе особенности формы и стиля дома, климат, сложности монтажа, нагрузку на короб. Материалы для кровли также играют роль.

В строительстве применяются два вида конструктивного исполнения крыш: чердачные и бесчердачные. На чердаке частного дома находится удобное для хозяйственных целей пространство, или там можно устроить жилые комнаты. Перекрытие между помещениями снизу и крышей утепляют. При бесчердачном типе крыша одновременно исполняет функции потолка нижерасположенных помещений и основания кровли. Конструкция плоская или скатная. Используется в большинстве случаев на хозяйственных зданиях или для пристройки к дому. На жилых строениях желательно применять в южных регионах, так как выполнить хорошую теплоизоляцию подобных крыш затруднительно.

Конструкция крыши

Плоские крыши не так давно открыли второе дыхание в строительстве. Это стало возможным благодаря появлению современных гидроизоляционных материалов, которые соответствуют повышенным требованиям для подобных конструкций. Вторая причина – возросшая популярность стилей минимализм, модерн и хай-тек. На плоской крыше создают площадки для различных целей: отдыха, занятий спортом или технических. Так как они имеют повышенную нагрузку, к прочности кровельной системы предъявляют довольно жесткие требования. Подобные конструкции легко обслуживать и ремонтировать.

Типы крыш – выбираем самый подходящий

На жилом доме над его разными частями возводят отдельные односкатные крыши, которые выглядят, подобно многоскатным. Их достоинство – в простоте монтажа и обслуживания, возможности применения на зданиях с облегченным фундаментом.

Крыши могут иметь несколько скатов – от одного до четырех, а также состоять из комбинаций нескольких скатных крыш. Односкатная система характерна для хозпостроек. Их конструкция простая, ее легко рассчитать. Ноги стропил лежат на краю стен или опорах. Наклон осуществляется за счет различной высоты, на которой  расположены противоположные края крыши. Он зависит от длины пролета и перепада высоты. Применяются такие варианты на зданиях с небольшими размерами, поскольку большая площадь требует увеличения угла наклона, что приводит к увеличенной парусности кровли.

Двухскатная или щипцовая крыша – самая распространенная в частном домовладении. Конструкция складывается из двух одинаковых скатов, опирающихся на стены или балки, уложенные на них. Индивидуальность постройке придает асимметричная двухскатная крыша, со скатами под разными углами, разной длины. Они неравномерно нагружают дом, поэтому выполнить расчеты довольно сложно. Щипцовые крыши применяются на зданиях небольших размеров, большие габариты дома вызывают увеличение площади кровли.

Обобщенная конструкция крыши

Схема монтажа кровли.

Конструктивно кровля состоит из следующих элементов: планка карниза, стропила, конек, контробрешетка, материал для кровли (металочерепица, профнасти и т. д.), ветровая доска, заглушка и уплотнитель конька.

Основным несущим элементом крыши является стропильная система (ферма). Основа любой фермы имеет вид треугольника, что обеспечивает наиболее устойчивую и надежную конструкцию. Треугольная форма позволяет снизить общую стоимость крыши за счет оптимального расхода материалов. Такая треугольная конструкция представляет собой две стропильные ноги, верхние концы которых соединены с коньком. Основное предназначение стропильной системы крыши заключается в том, что ее конструкция позволяет передать усилия, создаваемые кровлей, на стены здания.

Чтобы уменьшить такое воздействие, у основания стропильных ног крепятся деревянные затяжки. Расположение затяжек выше основания позволяет обеспечить более мощную конструкцию. При увеличении пролета между стенами или когда отсутствует внутренние (средние) несущие стены, возникает необходимость использовать в конструкции кровли дополнительные крепежные составляющие, такие как распорки и подкосы.

Стропила могут быть представлены наклонными и висячими группами.

Конструкция двускатной крыши.

Наклонные стропила, как правило, применяются для кровли домов, имеющих средние несущие стены. Основная опора стропил в таком случае приходится на наружные стены, а средняя их часть опирается на внутреннюю стену. В зависимости от расстояния между несущими стенами ставятся подкосы (5-6 м). Устройство кровель, предусматривающее наклонные стропила с подкосами, в основном применяется в домах с массивными стенами. Стены таких домов должны выдержать горизонтальную и вертикальную составляющие нагрузки, которая создается под весом кровли.

Висящие стропила находятся в одной плоскости и надежно связываются друг с другом. Места соединения висящих стропил должны быть надежны, так как горизонтальная нагрузка приходится на них самих. Хотя такие стропила используются гораздо реже, но основное их преимущество в том, что они могут использоваться в зданиях со слабыми стенами. Частный случай их применения – это крыши для каркасных сооружений. С помощью кровель, в основе которых находятся висящие стропила, появляется возможность перекрывать большие проемы по ширине – от 7,5 до 9 м.

Расчеты

Можно проводить расчет двухскатной крыши по онлайн – калькулятору, располагая на чертежах данные, которые «выдала» машина. Можно сделать это вручную, однако в этом случае вероятность ошибки возрастает, что скажется впоследствии на качестве возводимой конструкции.

Расчёты для чертежей содержат необходимые исходные данные:

  •  Длина фронтонной части дома (F);
  •  Длина по коньку (D);
  •  Высота конька (H);
  •  Длина стропильной ноги (L), а если необходимо – увеличение длины стропила для установки карнизного свеса с необходимой шириной (I);
  •  Все виды нагрузок.
  •  Шаг, по которому устанавливали стропила.

Крутизна ската и высота конька

Проведем вычисления высоты конька крыши над мауэрлатом. Основой большей части коньковых узлов двухскатной кровли является треугольник, а на него действуют законы тригонометрии.

При симметричной крыше конёк располагается посередине между точками опоры стропил, поэтому используем формулу: f=F/2.

Если у вас скаты несимметричные, то на чертеже нужно сделать следующее:

  •  Линию F проецируем туда, где расположена линия конька крыши;
  •  Измеряем получившееся расстояние между ней и мауэрлатом с каждой стороны. Помните, что крутизна скатов будет различной;
  •  Теперь используем формулу H=f×tg a.

Можно доверить все вычисления машине, воспользовавшись калькулятором вычислений, а затем перенести данные на чертеж.

Длина стропильной ноги

Расстояние между каждой ногой стропил зависит от следующих параметров:

  •  Материала;
  •  Массивности конструкции;
  •  Климата региона.

Когда пролёт больше длины стропил, их можно удлинять. При этом высота сечения не может быть меньше, только толщина. Вариант менее рациональный – удлинить стропильный брус с использованием соединительных вставок или накладных брусков.

Расчеты длины стропильной ноги базируются на теореме Пифагора. Она позволяет вычислить длину гипотенузы при условии наличия данных катетов. Такой катет – один из 3 элементов:

  •  Высота конька;
  •  Высота верхнего узла;
  •  Высота верхнего края.

Каким будет этот элемент и место его расположения, зависит от типа двухскатной крыши. Измеряют их с помощью строительного уровня.

Несмотря на кажущуюся простоту вычислений, лучше доверить их онлайн – калькулятору. Чтобы получить правильные расчеты двухскатной конструкции, достаточно ввести нужные данные в указанные поля. К тому же существуют специальные расчетные программы, которые «выдадут» нужные параметры без ввода данных. Для расчета достаточно в нужном месте поместить форму конструкции. Затем полученные данные отражают на чертежах.

Нагрузка на стропильную систему

Для того чтобы снизить нагрузку на стены, применяют упоры вертикального или углового типа. При использовании «усилителей» нужно изменять направление «негативного» воздействия усилий.

Вычисления ведутся с учетом 3 типов нагрузок:

  1. Постоянные. К их числу относят массу кровельных материалов, обрешетки и слоев утеплителя. При наличии эксплуатируемого чердака к этой нагрузке относят вес материалов для отделки. Чтобы узнать массу кровельных материалов, нужно изучить их технические характеристики. Так, металлические материалы – самые легкие, натуральная отделка в виде сланца или керамики – самая тяжелая.
  2.  Переменные. Вычисления сложные, так как часть нагрузки зависит от климатических условий, которые постоянно меняются, однако эти данные не учитываются. Сведения берут из справочника СНиПА, в котором размещены таблицы, составленные около 50 лет назад. За эти годы поменялись многие важные показатели: высота покрова снега, сила ветра и его преобладающее направление. Чтобы «подстраховаться» в этой непростой ситуации, архитекторы используют специальный коэффициент, который называют запасом прочности. Для правильных значений каждый элемент нужно умножать на 1.4. Эта цифра актуальна для жилых зданий. Истинную нагрузку от ветра и снега также вычисляют с помощью «подстраховки». Коэффициент поправки основывается на длине крыши. Учитывают также расположение дома.
  3.  Индивидуальные. Так называют нагрузки, возникающие при специфических условиях: торнадо, ураганах или других катаклизмах.

Расчет трех типов нагрузок ведется с учетом коэффициента запаса прочности по отношению всех конструкции: стоек, растяжек, прогонов и других. Только после того, как будут высчитаны все показатели, можно переходить к построению чертежа двухскатной кровли.

Мансардные окна

При планировании мансарды стоит учитывать рекомендации СНиПа. Они рекомендуют площадь окон делать не меньше 10%!о(MISSING)т площади пола. Так что если мансарда будет разделена на несколько помещений в каждом должно быть окно.

Читайте также:  Дымоход для камина – особенности сборки и установки

Устройство мансардных окон в крыше

Мансардные окна

Из всех приведенных на фото способов устройства окон в крыше с мансардой, проще всех реализуется наклонная установка. При этом необходимо обеспечить должную степень гидроизоляции примыкания, а также использовать специальные модели с усиленной рамой и армированным стеклом — нагрузка на поверхность бывает значительной.

Плюсы наклонного мансардного окна:

большее количество света, не такие резкие границы света и тени; поверхность крыши остается ровной, не усложняется ее рельеф; относительно легкая установка.

Чем круче наклон относительно пола, тем меньше должна быть высота окна

Мансардные окна

Ширина рамы окна должна быть на 4-6 см меньше, чем шаг между стропилами. Тогда его легко можно будет установить, не нарушая строение каркаса. Если окно буде шире, необходимо делать усиленную балку над ним, рассчитать нагрузку.

Если нужно иметь большее по площади окно, проще поставить два нешироких рядом. Смотрятся они ничуть не хуже, чем одно большое, а проблем будет меньше.

Два окна рядом смотрятся ничуть не хуже, чем одно широкое

При установке окна-дормер геометрия крыши усложняется: появляется ендова сверху и по бокам. Из-за этого стропильная система становится более сложной и при планировании и при сборке. Возрастает также сложность укладки кровельного покрытия. Все ендовы  — места самого вероятного появления протечек. Потому тут необходимо все делать очень тщательно. В регионах с большим количеством снега желательно над такими окнами устанавливать снегозадержатели: чтобы при резком сходе их не снесло.

Мансардные окна

Устройство вертикального окна-дормера в мансардной крыше

Плюс такого окна: возле него можно стоять в полный рост. Но света они пропускают меньше, сложнее становится рельеф и крыша становится более проблемной.

Утопленное окно обычно используют, если делают через него выход на балкон. В других случаях такой способ устройства — не лучший вариант: света попадает мало, тени получаются очень глубокими, что для глаза утомительно, геометрия тоже становится сложнее, хотя и не в такой степени, как в предыдущем варианте.

Самый простой способ — сделать окно в торцевой части мансарды. В этом случае не нужна усиленная рама или армированные стекла. Вполне достаточно просто качественных стекол. Именно этот вариант чаще всего можно увидеть на дачных мансардах: это самый недорогой вариант, который запросто реализуется своими руками.

Мансардные окна

Об устройстве двухскатной крыши читайте тут.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

  • Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
  • Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
  • Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
  • Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.
Преимущества

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Разметка

Дабы Г-образная крыша была правильной, важно выполнить разметку на мауэрлате и затяжках. Сюда входит нанесение меток, где будут располагаться те или иные элементы скелета. Чтобы нанести эту разметку используется строительный карандаш, специальная мерная линейка и чертеж, на который нужно ориентироваться.

Для начала ставится метка на центральную часть торцевых стен дома формой Г, от центральных частей рисуеются прямые линии вдоль стен. По этой разметку будет установлен коньковый прогон. Длина двух коньков намечается так, как указано в чертеже (расположение опорных стоек тоже).

Разметка

Следующий шаг – выполнить разметку течек расположения стропильных ног. Шаг указан в чертежах. Отметки наносятся на мауэрлате.

В конце осталось разметить точки расположения угловых стропильных ног и нарожников. Теперь узнаем, как делается Г-образная крыша своими руками.

Монтаж обрешетки и утепление кровли

Обрешетка — завершающий этап в возведении стропильной системы, ведь на обрешетку уже укладывают кровельное покрытие. Для установки используют сухие бруски или доски без трещин и сучков. Монтаж выполняют двумя способами:

  • Сплошную обрешетку делают из досок, которые укладывают вплотную друг к другу параллельно. При этом настил должен быть ровным, без щелей и впадин. Такая конструкция подходит для рулонных кровельных материалов (рубероид и пр.), шифера, стальных листов и профнастила.
  • Обрешетку вразрядку делают из брусков, которые укладывают на определенном промежутке друг от друга. Рекомендуемое расстояние между брусками — 50 сантиметров. Такая обрешетка оптимально подходит для укладки черепицы.
Читайте также:  Крыша из металлочерепицы, расцветки, фото

После укладки обрешетки проводят утепление и гидроизоляцию кровли. Особенно важен этот этап, если вы планируете организацию мансарды. На обрешетку укладывают гидроизоляционный материал. Можно использовать полиэтиленовую пленку. Пленку укладывают внахлест и закрепляют при помощи строительного степлера.

Монтаж обрешетки и утепление кровли

Если на чердаке не планируется жилое помещение, в качестве утеплителя часто используют керамзит. Он не подвергается воздействию грызунов и влаги. При этом важно укладывать материал плотным слоем, чтобы не оставалось зазоров и щелей. Учтите, что такой слой увеличит нагрузку на стены и фундамент дома. Из чердачного помещения можно легко сделать подсобную комнату при помощи обустройства пола досками.

Утепление мансарды проводят с использованием минваты в рулонах или плитках. Такой материал легко и быстро укладывается, характеризуется малым весом и высокой плотностью. Он создает хорошую пароизоляцию, не подвергается воздействию грызунов и эффективно заполняет пустоты.

Не забывайте обработать стропила, балки, доски и другие деревянные элементы защитными средствами! Такие составы обезопасят древесину от негативного влияния влаги и насекомых. Без обработки дерево быстро отсыревает, гниет и разрушается. Придется часто делать ремонт и заменять пострадавшие элементы.

Как правильно крепить стропила

Проводится ли замена стропильной системы или ее монтируют в новом доме, следует  придерживаться определенных правил.

Простое крепление ноги и балки может оказаться даже разрушительным – при создании давления на стропило его конец начинает скользить по балке, что приводит к разрушению кровли.

Чтобы избежать скольжения и обеспечить надежность, используют следующие виды соединений:

  • зуб с шипом,
  • зуб с упором,
  • упор в конец балки.

Возможно использование и двух зубьев – это зависит от угла наклона. Для крепления дополнительно к этому соединению используют также металлические уголки.

Висячие стропильные системы

Висячая разновидность стропильных систем представляет собой треугольник. Две верхние стороны треугольника сложены парой стропилин, а основанием служит соединяющая нижние пятки затяжка. Применение затяжки позволяет нейтрализовать действие распора, потому на стены с висячими стропильными конструкциями действует только вес обрешетки, кровли плюс в зависимости от сезона вес осадков.

Специфика висячих стропильных систем

Висячие стропильные системы

Характерные черты стропильных конструкций висячего типа:

  • Обязательное наличие затяжки, выполненной чаще всего из древесины, реже из металла.
  • Возможность отказаться от использования мауэрлата. Раму из бруса с успехом заменит уложенная на двуслойную гидроизоляцию доска.
  • Установка на стены готовых замкнутых треугольников – стропильных ферм.

К достоинствам висячей схемы относят свободное от стоек пространство под кровлей, позволяющее организовать мансарду без столбов и перегородок. Есть недостатки. Первый из них — ограничения по крутизне скатов: угол их уклона может быть минимум 1/6 пролета треугольной фермы, настоятельно рекомендованы более крутые крыши. Второй минус заключается в необходимости доскональных расчетов для грамотного устройства карнизных узлов.

Висячие стропильные системы

Кроме всего прочего, угол стропильной фермы устанавливать придется с ювелирной точностью, т.к. оси соединяемых компонентов висячей стропильной системы должны пересекаться в точке, проекция которой обязана попадать на центральную ось мауэрлата или заменяющей его подкладочной доски.

Тонкости большепролетных висячих систем

Затяжка – самый длинный элемент висячей стропильной конструкции. Со временем она, как свойственно всем пиломатериалам, деформируется и провисает под действием собственной массы. Владельцев домов с пролетами 3-5м указанное обстоятельство не слишком беспокоит, а вот хозяевам зданий с пролетами 6 и более метров стоит задуматься об установке дополнительных деталей, исключающих геометрические изменения затяжки.

Висячие стропильные системы

Чтобы предотвратить провисание в схеме монтажа стропильной системы для большепролетной двухскатной крыши имеется весьма значимый компонент. Это подвеска, называемая бабкой. Чаще всего она представляет собой брусок, прикрепленный деревянными прибоинами к вершине стропильной фермы. Не следует путать бабку со стойками, т.к. ее нижняя часть вообще не должна соприкасаться с затяжкой. И установка стоек в качестве опор в висячих системах не применяется.

Суть заключается в том, что бабка как бы висит на коньковом узле, а уже к ней присоединяется затяжка с помощью болтов или прибитых деревянных накладок. Чтобы корректировать провисающую затяжку используются хомуты резьбового или цангового типа.

Регулировку положения затяжки можно устроить в зоне конькового узла, а бабку с ней соединить жестко врубкой. Вместо бруска на нежилых чердаках для изготовления описанного стягивающего элемента может быть использована арматура. Бабку или подвес рекомендуется устроить еще и там, где затяжка собирается из двух брусьев, для поддержки участка соединения.

Висячие стропильные системы

В усовершенствованной висячей системе подобного типа бабку дополняют подкосные балки. Силы напряжения в образовавшемся ромбе гасятся самопроизвольно благодаря грамотной расстановке действующих на систему векторных нагрузок. В результате стропильная система радует стабильностью при незначительной и не слишком дорогой модернизации.

Висячий тип для мансард

С целью увеличения полезного пространства затяжка стропильных треугольников для мансарды переносится ближе к коньку. У вполне резонного перемещения есть дополнительные плюсы: оно позволяет использовать затяжки в качестве основы для подшивки потолка. Присоединяется к стропилам она путем врубки полусковороднем с дублированием болтом. От провисания ее оберегают посредством установки короткой бабки.

Висячие стропильные системы

Ощутимый недостаток мансардной висячей конструкции заключается в необходимости точных расчетов. Самостоятельно рассчитать ее слишком сложно, лучше воспользоваться готовым проектом.