Стропильная система крыши — конструкция, устройства и виды (фото, видео)

Функции

Стропильная система — это набор несущих элементов, которые поддерживают геометрию крыши, скелет кровельной конструкции, придавая ей жесткость, необходимый уклон.

Состав, толщина профиля, расположение частей «скелета» крыши определяются расчетами с учетом постоянных и кратковременных нагрузок. Каркас крыши выполняет следующие функции, которые способствуют функциональности крыши:

1. Он определяет геометрию, угол наклона. Стропила ферм придают крыше правильный угол наклона и форму, что облегчает сток снега или осадков с поверхности.

Именно каркас определяет, сколько скатов или вершин будет иметь крыша, поэтому именно этот конструктивный элемент определяет внешний вид крыши.

2. Он служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Стропильная обрешетка используется для крепления обшивки крыши.

3. Он равномерно распределяет вес крыши.

Связанные между собой элементы стропильной системы равномерно распределяют, а затем перенаправляют нагрузку от финишного покрытия и веса снежной массы между несущими стенами конструкции, предотвращая коробление и деформацию конструкции.

4. Он обеспечивает функционирование крыши. Каркасная конструкция с учетом конструкции крыши и кровли поддерживает, аэрирует и защищает от конденсата.

Важно помнить, что правильно спроектированная стропильная система — это гарантия долговечности, надежности и механической прочности крыши, именно поэтому ее проектирование и монтаж доверяют профессиональным архитекторам.

Опытные мастера считают, что высококачественный каркас гораздо важнее, чем окончательное покрытие крыши, поэтому его не следует жалеть.

Функции стропильных систем

Монтаж стропильной системы

Прежде чем приступить к возведению стропильной системы, необходимо провести подготовительные работы для ее ровного и быстрого монтажа.

Необходимо создать безопасную рабочую среду, подготовить место для резки и шаблонов, обеспечить наличие пиломатериалов и крепежа. Во время установки вам понадобятся рабочие чертежи и следующие инструменты:

• транспортир (малка), спиртовой уровень, строительный карандаш, струна;
• бензопила для черновой и обрезной обработки;
• циркулярная пила, лобзик;
• электродрель, отвертка;
• молоток, зубило.

Перед установкой сделайте шаблоны компонентов стропильной системы одного типа и убедитесь, что они хорошо сочетаются друг с другом на стройплощадке.

Стропила должны быть изготовлены по одному и тому же шаблону, и это можно сделать либо на земле, либо на стройплощадке

Завершающим этапом подготовительных работ является распиловка древесины по размерам, пропитка элементов огнезащитными и антисептическими составами и естественная сушка в течение не менее суток.

При отсутствии проектной документации на крышу следует заранее выбрать способ крепления стропил у конька и карниза, а также проектные решения деталей соединения в различных стыках и других местах примыкания.

Крепление стропил к балкам перекрытия

Крепление стропил к балкам перекрытия или стропилам снизу осуществляется различными способами, в зависимости от сложности фермы и длины, а значит и веса стропил.

Стропила длиной менее 4м и сечением 50X100 мм достаточно прикрепить к балкам сборкой досок или с помощью металлических пластин, разрезая балку под необходимым углом и используя метчики.

Способ крепления стропил к каркасу или балкам перекрытия зависит от уклона, веса и длины стропил и ожидаемых внешних нагрузок.

Если стропила длинные и тяжелые, а ожидаемые снеговые и ветровые нагрузки высоки, стропила должны быть шпунтованными, одно- или двухшарнирными. Подкладки используются для обеспечения плотного прилегания резьбовых стержней.

Перед установкой необходимо создать шаблоны, чтобы обеспечить правильный раскрой материалов на стыке и безупречную подгонку элементов.

Чтобы избежать сколов на краях балки перекрытия, паз следует делать глубиной не менее 2см и на расстоянии 1,5 h от края балки (где h — высота балки).

Важно, чтобы отверстия для резьбовых шпилек располагались под углом 90º к верхней плоскости стропил, так как это обеспечит плотное прилегание и надежное крепление элементов между собой без смещения или перекоса.

Как правильно сделать запилы на стропильных балках

При сооружении стропильной системы необходимо установить элементы под углом. Уровни и строительные угольники используются для разметки пазов, разрезов и угловых соединений; шаблоны изготавливаются для массового производства одинаковых деталей.

Пилы на балках могут быть сделаны в следующем порядке:

1. Балка выставляется на мауэрлат, и коньковая балка, вертикальные линии и точное положение вставки отмечаются с помощью спиртового уровня.
2. Угол наклона фиксируется на фаске, а размеры вставки измеряются рулеткой или угольником.
3. Результаты измерений переносятся на заготовки с помощью угольника и транспортира, после чего отмечаются углы реза и размеры срезанных вершин.
4. На размеченной заготовке выполняются необходимые надрезы.

Разметка пропилов производится в несколько этапов с помощью строительного карандаша и инструмента для измерения углов

Диагональные стропила или оклады подходят к стыку под разными углами в двух плоскостях, в этом случае вертикальный угол стыка отмечают спиртовым уровнем, а затем маленькой палочкой фиксируют желаемый угол опоры и переносят на деталь.

По мнению автора статьи, раскрой материала по единому шаблону не является лишней операцией.

Так как потеря времени на изготовление шаблона с лихвой компенсируется процессом сборки, который значительно ускоряется и становится более рациональным и качественным.

Обращайте внимание на состояние инструмента для измерения углов и используйте только проверенные экземпляры.

Монтаж стропильной системы своими руками пошагово

Многие владельцы в целях экономии устанавливают крышу самостоятельно. Если у вас есть некоторый опыт строительства, то такое решение оправдано, ведь даже сложные крыши можно собрать своими руками, имея проектную документацию.

При отсутствии проекта необходимо сделать чертеж будущего строения с указанием основных параметров и размеров элементов стропильной системы.

Заготовки стропил можно собирать на земле или непосредственно на крыше. Как правило, треугольник состоит из двух боковых стропил и нижней распорки, а все остальные элементы устанавливаются после того, как ферма будет установлена вертикально.

Каждая конструкция должна соответствовать шаблону, изготовленному и проверенному заранее на месте. Если длина и вес элементов значительны, возведение осуществляется поэтапно.

Сборка осуществляется в следующем порядке.

1. Массивные балки мауэрлата устанавливаются на резьбовые шпильки армированного пояса или на последнем венце периметральных стен, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки от стропильной системы на стены здания.
   В бетонных или блочных домах мауэрлат крепится на шпильках, вбитых в армопояс; в деревянных зданиях он обычно располагается на последнем венце стены
2. Балки перекрытия или прижимные балки крепятся к мауэрлату с помощью скоб, металлических уголков или болтов. Если используются длинные и цельные стропила, вертикальные стойки устанавливаются по центру балок перекрытия, а к ним крепятся коньковые балки.
3. Первая заготовка для фермы устанавливается с кромки крыши (на фронтоне). На ножки балки делают вставки и крепят их к мауэрлату, балкам перекрытия и коньковой балке.
   Сначала стропила устанавливаются со стороны фронтона
4. Вторая заготовка устанавливается на место второго фронтона.
5. Обе фермы фиксируются в вертикальном положении, которое контролируется с помощью спиртового уровня или отвеса.
6. Между установленными фермами натягиваются направляющие тросы.
   Между фронтонными фермами устанавливаются шнуры для обеспечения правильного положения промежуточных стропил
7. Установите промежуточные стропила с выбранным шагом. Все они должны быть выровнены по вертикали и по натянутым шнурам.
8. Монтируется конек и дополнительные горизонтальные балки (если позволяет конструкция).
9. Стропила усиливаются подкосами, стойками и другими элементами, предусмотренными проектом.
   После установки всех стропил устанавливаются горизонтальные балки и дополнительные усиливающие элементы
10. На вальмовых крышах сначала устанавливаются рядовые стропила, опирающиеся на коньковый брус и мауэрлат, затем по очереди кладут диагональные стропила и обрешетка.
11. Свесы, защищающие стены здания от осадков, создаются с помощью фронтонов и стеновых панелей.
12. К стропилам крепится подкровельное покрытие с прогибом не более 20мм и устанавливаются контррейки для обеспечения вентиляционного зазора между гидроизоляцией и кровельным покрытием.

Затем укладывается продольная обрешетка, которая служит основанием для кровельного покрытия.

Установка гидроизоляционной пленки, контробрешетки завершает сборку кровельной системы

Опыт показывает, что если длина стропил превышает 6м, их необходимо соединять с помощью шпунтов с обеих сторон и резьбовых шпилек или шурупов, устанавливаемых на расстоянии 15-20см друг от друга.

Стыки должны быть усилены дополнительными распорками.

В 2010 году автор использовал вышеупомянутую технологию для сборки крыши со стропилами длиной более восьми метров, и до сих пор не было обнаружено прогиба или других изменений формы на скатах.

Сборка композитной кровли начинается с основной несущей конструкции, на которую опирается стропильная система. Затем устанавливаются рядовые и диагональные стропильные ноги, оклады и вспомогательные элементы.

Наконец, различные типы элементов объединяются в единую структуру.

Рекомендации по самостоятельной установке

По мнению автора этой статьи, который своими руками смонтировал три крыши различной сложности, монтаж стропильной системы можно и нужно выполнять самостоятельно.

Первая крыша была собрана в соответствии с чертежом за четыре дня, а на пятый и шестой день были установлены гидроизоляция, обрешетка, фасадные панели и кровельное покрытие. Вторая крыша заняла три с половиной дня, а третья была завершена за два дня.

При наличии навыков и правильного планирования установка стропильной системы выполняется гораздо быстрее. Если у вас есть опыт строительства, правильно установить крышу не составит труда.

Если у вас возникли проблемы, вызовите инженера-проектировщика или профессионального строителя, чтобы он помог справиться с трудной ситуацией.

Системы наслонных стропил с подкосами

Для увеличения жесткости стропил в этом типе конструкции добавляются подстропильные ногт, также известные как подкосы. Они устанавливаются под углом 45° к горизонту. Они позволяют увеличивать пролет (до 14м) или уменьшать сечение балок (стропил).

Подкосы просто устанавливаются под необходимым углом к стропилам и прибиваются гвоздями по бокам и снизу. Важным требованием является то, что подкос должен быть точно срезан и плотно прилегать к стойкам и стропильной ноге, предотвращая их прогиб.

Системы с подстропильными ногами. Распорная система вверху, безраспорная — внизу. Правильные узлы стропил для каждого из них находятся рядом. Внизу — возможные схемы установки подкоса

Но не во всех домах несущая стена расположена посередине. В этом случае можно установить подкосы с углом 45-53° к горизонту.

Стропильная система со смещенным от центра вертикальным прогоном

Системы с подкосами необходимы, если существует вероятность значительной неравномерной усадки фундамента или стен. Стены могут давать разную усадку в деревянных домах, а фундаменты — на слоистых или пучинистых грунтах.

Во всех этих случаях следует рассмотреть возможность использования стропильной системы данного типа.

Критерии выбора

Конструкция стропильной системы характеризуется большим количеством комплектующих и повышенной сложностью.

Она производится на основе расчетов постоянных и мгновенных нагрузок, действующих на конструкцию, проекта, учитывающего выбранный кровельный материал, а также факторы окружающей среды. При выборе типа стропил учитываются следующие критерии:

• Климатические условия в регионе, где ведется строительство. Для того чтобы крыша выдерживала вес снега и воды во время сильных дождей, определяется среднегодовое количество осадков зимой и летом.
• Ветровые нагрузки. Для выбора оптимальной конструкции крыши необходимо определить преобладающую розу ветров в регионе строительства и учесть среднюю скорость воздушных порывов.
• Как используется пространство под крышей. На этом этапе принимается решение о том, будет ли в пространстве крыши оборудован жилой или неотапливаемый чердак.
• Тип отделки. Для каждого материала рассчитывается оптимальный уклон с учетом формы материала и способа его крепления.
• Бюджет застройщика. Стропильная система — одна из самых дорогостоящих частей конструкции крыши с точки зрения материальных и трудовых затрат, поэтому ее вид определяет финансовые возможности строителя.

Опытные мастера считают, что бороться с природой бесполезно, все равно проиграешь, поэтому на первый план при выборе типа фермы ставят климатические условия в той местности, где производится строительство.

Если в регионе ветрено, угол наклона склонов делают более пологим, а если идет снег — более крутым.

Зависимость высоты чердака от уклона
Влияние климатических факторов
Влияние кровельного материала

Дополнительные элементы

Для того чтобы построить максимально прочную крышу, каждый элемент должен быть очень плотно соединен с каркасом и другими компонентами. Здесь крайне важно учитывать силу ветра и направление любых механических нагрузок.

Кроме того, необходимо учитывать и древесину. Она может растрескаться из-за пересыхания. Поэтому важно создать структуру, в которой каждый элемент «работает» как можно более слаженно.

В прошлом все конструкционные элементы стропил крепились с помощью врубок. Но это было не очень «дешевое и экономичное удовольствие», потому что приходилось брать деревянные элементы с большим сечением.

Способы крепления стропил к мауэрлату и коньковому прогону

В настоящее время вместо врубок для крепления используются специальные болты и нагели:

Другой вариант крепления — металлические накладки с антикоррозийным покрытием . Они крепятся на компоненты системы с помощью зубчатых пластин или гвоздей. Преимуществами таких крепежей являются:

1. Низкий расход на единицу древесины.
2. Простая установка.
3. Высокая скорость закрепления.

Перфорированный крепеж: уголки, пластины, опоры бруса

Крыша своими руками – Пошаговая инструкция

После того как все подготовительные работы завершены, можно приступать непосредственно к строительству крыши частного дома своими руками. Последовательность действий следующая:

1. Подготовка инструментов, обработка древесины антисептиком.
2. Крепление мауэрлата к стене.
3. Монтаж подконькового бруса.
4. Сборка основных элементов стропильной системы.
5. Усиление узлов стойками, подкосами и затяжками.
6. Монтаж контробрешетки и гидроизоляции.
7. Установка обрешетки.
8. Установка кровельного покрытия.
9. Создание водосточной системы.
10. Теплоизоляция крыши и пароизоляция.

Как правильно крепить мауэрлат?

Монтаж любой кровельной системы начинается с установки мауэрлата. Брус, уложенный по периметру стен, служит основой, равномерно распределяющей нагрузку стропил на несущие стены.

Эта рама также «прикрепляет» конструкцию к дому, уменьшая негативное воздействие парусности крыши. В зависимости от типа используемого стенового материала применяются различные техники монтажа.

В деревянных зданиях, например, нет необходимости в мауэрлате, и эту функцию выполняет верхний ряд бревен или брусьев. В конструкциях из бетонных блоков мауэрлат крепится с помощью скоб, дюбелей или анкеров.

Для крепления мауэрлата металлическими скобами используются деревянные бруски, которые предварительно необходимо установить во внутреннюю часть стены на расстоянии 2-4 рядов от верхнего края.

В результате одна сторона скобы крепится на мауэрлат, а другая — непосредственно к брусу в кладке.

Крепление мауэрлата стеновыми шпильками предполагает, что они равномерно распределены по периметру стен на этапе армирования.

К основанию шпильки должна быть приварена поперечина, а верхняя часть шпильки должна выступать на всю толщину балки плюс 4см для затягивания двух гаек.

Если на стадии армированной полосы не предусмотрены дюбели, можно подготовить отверстия для анкерных болтов.

Для кладочных конструкций по-прежнему действует традиционный метод крепления мауэрлата проволокой. Для этого используется стальная катанкпа диаметром 5-6мм, которая вставляется в 2-3 ряда сверху при укладке стен.

Длина проволоки должна быть достаточной для того, чтобы покрыть весь объем мауэрлата и еще осталось достаточно для скручивания концов вместе.

На этапе, когда мауэрлат уже установлен на стене, подтяните балку  проволокой сверху или через специальное отверстие в мауэрлате и отрежьте лишнюю длину проволоки.

Читайте также: Вальмовая крыша: устройство и монтаж своими руками пошагово, видео

Расчёт

Нагрузка

В качественных характеристиках стропильных систем и их составе не так уж сложно разобраться, если быть внимательным и добросовестным. Но не менее важно рассчитать количественные параметры этих систем.

Если вы этого не сделаете или неправильно рассчитаете, вы либо переплатите, либо столкнетесь с проблемой протечек и даже разрушения отдельных компонентов.

Для проведения точных расчетов вам необходимо проанализировать следующее:

• изгибы кровли;
• среднегодовую массу снега;
• неравномерности его распределения по скатам, зависящие от крутизны склона и розы ветров;
• ветровой перенос уже выпавшего снега;

• сход снежных и ледяных масс и сток жидкой воды по скату вниз;
• аэродинамические характеристики и парусность конструкции;
• различия в силе воздействия на отдельные точки.

Расчет всех необходимых факторов при моделировании реалистичных ситуаций и включение в проект разумного запаса прочности — задача не из легких. Кроме того, необходимо учитывать укладку различных грузов и их совместное воздействие.

Но все же каждому клиенту по силам судить о качестве работы дизайнеров. Нагрузки, действующие на стропильные системы, делятся на три основные группы: основные, дополнительные и экстремальные.

В основную группу входят:

• стабильные воздействия — вес крыши и стропил, дополнительные элементы, установленные на них;
• долгосрочные воздействия — снег, температура;
• периодически изменяющиеся факторы — полные расчеты влияния снега и температуры, учитывающие все тонкости.

Дополнительная группа — это давление ветра, строителей и ремонтников, льда и дождя. К категории экстремальных относятся все чрезвычайные ситуации природного и техногенного характера, которые могут произойти в том или ином месте.

Их уровень прогнозируется с запасом, чтобы избежать неприятных последствий. При расчете каркасной крыши и конструкции под ней учитывается предельное значение нагрузки, которая приведет к обрушению всей конструкции.

Кроме того, указывается значение или группа значений, при которых конкретные деформации неизбежны.

Коэффициент снежного сноса отражает, насколько больше снега будет отложено с подветренной стороны и перед объектами (деталями), препятствующими воздушному потоку.

В проблемных зонах необходимо максимально приблизить стропила и точно рассчитать необходимую толщину лицевого материала.

Наиболее точная оценка всех параметров может быть получена только путем умножения любых полученных значений на коэффициенты надежности.

Что касается ветра, то сила, которую он развивает, на сбрасывание крутых крыш и на поднятие с подветренной стороны плоской крыши. Не следует забывать, что воздушный поток одновременно воздействует на фасады и на скаты крыши.

Ударяясь о фасад, воздух разделяется на две волны: одна уходит вниз и больше не представляет интереса, а другая по касательной давит на свес крыши, пытаясь его приподнять.

Действие на скат происходит под прямым углом, эта область вдавливается внутрь. В то же время создается вихрь, который действует по касательной на наветренный сектор склона.

Этот вихрь обходит конек и начинает создавать подъемную силу, уже действующую на подветренный сегмент.

Примечание: При расчете веса крыши необходимо учитывать вес стропил, изоляции, теплоизоляции и пароизоляции.

Стандартная нагрузка на квадратный метр крыши составляет до 50кг независимо от размера крыши и других соответствующих обстоятельств. Изменяя расстояние между отдельными стропилами, можно регулировать фактическое распределение нагрузки на стропила.

По мнению большинства экспертов, приемлемыми будут значения от 60 до 120см. В утепленных крышах, с другой стороны, следует выбирать расстояния, равные одному листу или рулону теплоизоляционного материала.

Стоит также учитывать, что наиболее подходящая схема стропил — это та, которая дает наилучшие результаты при наименьшем количестве используемого материала.

При расчете нагрузок, переносимых стропилами, необходимо следить за тем, чтобы не превысить несущую способность кровельного материала. В конце концов, нет смысла преувеличивать.

Если планируемом воздействии крыша все равно станет прогибаться, результат нельзя считать солидным. Для расчета эффективная нагрузка конструкций, соединенных с фермами, берется из зоны контакта, указанной на техническом чертеже.

К таким конструкциям относятся вентиляционные камеры, полы на чердаках и первых этажах, а также водяные баки, расположенные на крышах. Помимо величины давления на стропильную систему, рассчитывается также уклон крыши.

Угол наклона: значение

На форумах экспертов и в литературе упоминаются три типа измерения уклона. В дополнение к известным и ожидаемым степеням, будут также проценты и пропорции между сторонами.

Нередко бывает, что они даже уживаются друг с другом в рамках одной публикации или инструкции производителя кровли. Но на самом деле в этом нет ничего загадочного, любой потребитель может понять, о чем идет речь.

Под углом крыши специалисты подразумевают угол, возникающий при пересечении горизонтали и ската крыши.

Тупые углы в этом случае в принципе не могут существовать. Более того, встретить уклон круче 50 градусов можно только в декоративных элементах, башнях любого вида.

Единственным исключением из общего правила являются скаты на нижних рядах стропил мансардной крыши. Во всех остальных случаях углы составляют от 0 до 45 градусов.

Относительный пропорции сторон высчитываются как соотношение между высотой ската и его проекцией на горизонталь. Этот коэффициент равен половине пролета для равномерно скатной крыши .

На односкатной крыше этот коэффициент равен единице, но в более сложных конфигурациях вам все равно придется делать все расчеты и оценки самостоятельно, а не полагаться на готовые значения.

Угол наклона обычно выражается в виде дроби, при этом числитель и знаменатель разделяются двоеточием. Однако если цифры нельзя округлить до целых чисел, рекомендуется использовать проценты — просто разделите одно на другое и умножьте на сто.

Плоскими считаются крыши с уклоном не более 5 градусов; уклон 6-30 градусов считается малым, а все остальные крыши — крутыми.

Плоская конструкция значительно увеличивает полезную площадь и достаточно устойчива к ветру, но требует ручной очистки от снега и усиления гидроизоляции до предела.

Градиент должен соответствовать конкретному материалу, а необходимые значения можно найти в инструкции производителя. Чтобы рассчитать даже самые сложные и причудливые конфигурации крыш, мысленно разделите их на треугольники и рассчитайте углы в каждом из них.

Шаг, длина и сечение стропил

Когда длина ската и углы наклона скатов крыши к горизонтальной плоскости ясны, наступает время расчета стропил. Если стропильная ферма крыши выполнена из бруса 5×15см под черепичной крышей, шаг установки составляет 0,6-0,8м.

По мере увеличения шага увеличивается и зазор. Если угол наклона крыши составляет 45 градусов, стропила нужно ставить через каждые 800мм, а при угле наклона 75 градусов можно добавить еще 200мм.

Другим важным параметром является длина стропил. Это тесно связано с шагом: если блоки сделаны длинными, они расположены близко друг к другу, а если одна часть укорочена, они смещены друг относительно друга.

При расчете шага обрешетки мы ориентируемся на тип черепицы, укладываемой сверху, и на то, что на каждом склоне должно быть уложено общее количество рядов. Если в результате получается дробь, то лучше округлить, уменьшить или увеличить число.

Стропила под черепицей 15х5см варьируются от 65 до 95см. Не увеличивайте шаг, если сечение обрешетки составляет 3×5см.

Для лучшей вентиляции теплоизоляции у верхнего края стропила делаются ряды отверстий диаметром 1-1,2см. Ряды стропил под профнастилом располагаются с шагом 0,6-0,9м.

Если расстояние вынужденно превышает это значение, необходимо установить обрешетку с большим сечением поперек хода установки. Обрешетка под профнастил собирается из досок 3х10см, которые укладываются с интервалом 0,5м.

Расстояние между ними должно быть рассчитано в соответствии с высотой и толщиной материалов.

При всех недостатках шифера, он остается широко востребованным. Под стропилами шиферной крыши устанавливаются секции 5х10-15см, отстоящие друг от друга на 60-80см. Чаще всего рекомендуется среднее расстояние в 0,7 метра.

Зазоры между досками обшивки рассчитываются в зависимости от крутизны материала. На сравнительно пологих участках целесообразно использовать 4 куска дерева.

Если крыша более крутая, используются 3 бруска, разделенные 63-65см.

Обратите внимание, что из-за ответственности при раскладке стропил лучше оставить запас прочности, чем делать неоправданно слабые стропила. Используется только древесина, высушенная максимум до 15%.

В качестве замены можно использовать необрезную доску той же сухости. Для глиняной черепицы используется деревянная обрешетка 5х5см. Шиферные гвозди или обычные саморезы используются в намеченных местах в соответствии с рассчитанным расстоянием.

Как рассчитать угол

При расчете элементов стропильной системы используется уклон ската. Он указывается в градусах или процентах, поэтому вам нужно немного посчитать.

Двускатная крыша представляет собой равнобедренный треугольник в поперечном сечении (если скаты одинаковые). Условно его можно разделить на два прямоугольных треугольника. Одна из сторон H — это высота до конька, другая L — половина пролета дома.

Они измеряются по готовым стенам и фронтону. Необходимо рассчитать длину стропил B, которую можно найти из тригонометрических формул.

Тангенс угла по отношению к горизонтали:

tgα= H/L

Используя таблицу Брадиса или инженерный калькулятор, найдите соответствующее значение угла в градусах. Например, высота крыши — 3 метра, ширина дома — 9 метров, половина пролета — 9/2=4,5 метра.

tgα=3/4.5=0.6667

Эта касательная соответствует углу 34°, т.е. крыша имеет средний угол наклона. Вы можете использовать функцию косинуса и рассчитать длину стропил как B= L / cos 34° = 4,5/0,829 = 5,42м.

Информация об угле наклона также необходима для ориентации кровли.

Для расчета длины стропил (и ее проверки) можно использовать второй метод — теорему Пифагора:

B²=H²+L²=9+20,25=29,25, где B=√29,25=5,41м — длина стропила (без свеса).

Для предотвращения попадания осадков на стены необходимо добавить не менее 40см для свеса. Получаем минимальную длину стропил для вашего здания 5,81м при угле наклона 34°. Для простоты предположим, что B = 6м, что соответствует стандартной доске.

Ломаная

Система наиболее подходит для создания мансард — жилых помещений на чердаке. Такая система имеет большую полезную площадь, чем любая другая. Каждая пара скаиов состоит из двух плоскостей, расположенных под разными углами.

Необходимая форма получается путем изменения размеров скатов, плоскостей и углов между ними.

Под такой крышей можно сделать полноценное жилое помещение с прямоугольным профилем. Практичность искупается сложностью конструкции, которая состоит из двух уровней:

• Нижний уровень стропил опирается на мауэрлат, а верхний — на прогоны, поддерживающие верхний ярус. Нижние стропила должны быть обязательно установлены по наслонной технологии;
• Верхний ярус поддерживается прогонами, на которых также расположены и потолочные балки мансарды. Верхние стропила могут быть наслонными и висячими, так как верх отвечает только за формирование и поддержку конька, весь вес ложится на нижний ярус.

Расчет стропильной системы ломаного типа сложнее, чем других. Наклон плоскостей — на усмотрение владельца. Классическая форма — это форма, в которой все углы профиля крыши находятся в пределах круга.

Обрешетка нижней части может быть разреженной, верхний слой лучше покрыть сплошным слоем и гидроизоляцией.

Все описанные и показанные на фотографиях стропильные системы имеют как общие черты, так и отличительные индивидуальные характеристики. Их можно устанавливать на срубах, деревянных домах, на кирпичных или блочных стенах.

При работе на деревянной коробке верхний ряд брусьев служит в качестве мауэрлата.

Материалы

Стропильная система — это обязательный элемент скатных крыш любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных стоек, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих опору и надежное крепление к кровельному материалу.

Материал, используемый для каркаса, должен быть легким, высокопрочным, обладающим несущей способностью, а также влагостойким. Наиболее подходящими считаются следующие варианты:

1. Дерево. Дерево — это натуральный, экологически чистый материал, легкий и прочный. Для каркасных брусьев используется квадратное сечение 100×100мм или 150×150мм, доски из твердых пород дерева 50×150мм.

Существенным недостатком деревянных каркасов является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также плохо сопротивляются воздействию влаги.

2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных стропильных систем и используются, прежде всего, при большой площади скатов и большом весе кровельного материала.

Высокая несущая способность металлических профилей или уголков позволяет увеличить расстояние между элементами каркаса без ущерба для прочности конструкции.

Для снижения вероятности распространения ржавчины используются коррозионностойкие виды металла.

Примечание: Древесина считается наиболее подходящим материалом для стропильных ферм жилых домов, поскольку она обладает 3 важными характеристиками: легкость, прочность, воздухопроницаемость.

Для того чтобы повысить устойчивость древесины к воздействию влаги, необходимо обработать элементы стропил глубокопроникающим антисептиком.

Устройство

Стропильная система крыши состоит из ряда взаимосвязанных элементов, которые поддерживают друг друга, придают жесткость и необходимую прочность конструкции, а также равномерно распределяют вес кровельного покрытия между несущими опорами.

Состав каркаса, размеры поперечного сечения отдельных элементов и их расположение зависят от типа финишного покрытия, уклона ската и  способа использования подкровельного пространства. Как правило, каркас состоит из:

• Мауэрлат. Мауэрлат — это подстропильный брус, закрепленный над верхним ярусом или несколькими несущими стенами дома. Он изготовлен из прочной, твердой древесины хвойных пород.

Мауэрлаты крепятся с помощью длинных металлических дюбелей или анкерных болтов.

• Лежень. Лежень — это доска, которая устанавливается не на внешние несущие стены, а на внутренние перегородки. Центральные стойки устанавливаются на лежень для поддержки конька крыши.
• Стойки. Стойки — это вертикальные опоры, которые поддерживают коньковый прогон или центральную часть стропильных ног каркаса.
• Стропила. Стропильные ноги опираются на мауэрлат и коньковый прогон, располагаяь под углом к основанию крыши.
• Ригеля и затяжки. Эти термины используются для описания горизонтальных элементов каркаса, которые попарно соединяют стропила друг с другом.

Ригель располагается в верхней части стропил, под коньком, и является более толстым и прочным, чем затяжка, расположенная гораздо ниже.

• Подкосы. Подкосы устанавливаются под углом к стропилам, чтобы они не прогибались под собственным весом. Один конец подкоса крепится к ноге, а другой — к стойке или затяжке.

Самая простая стропильная система состоит только из мауэрлата, стропил и конькового прогона.

С увеличением сложности крыши возрастает количество дополнительных элементов для усиления конструкции и компенсации прогибов и распирания.

Мансардная крыша

Формы крыш

Скатные крыши бывают разных форм. Здесь стоит провести различие:

• односкатные;
• двускатные;
• шатровые (вальмовые и шатровые крыши);
• мансардные.

Наиболее распространенные шатровые и скатные крыши

Самый распространенный вариант — двускатная или шатровая крыша. В первом случае требуется скатная крыша. На чердаке используется двускатная крыша. Стропила сначала укладываются под крутым углом, а затем под все более крутым углом.

Эта технология позволяет поднять потолок в чердачном помещении.

Виды

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей крытого строения. Крыша должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить нагрузку на них. Различают следующие типы стропил:

1. Наслонные стропила. Наслонные стропила — это скелет крыши, который опирается как на внешние несущие стены, так и на внутренние опоры.

Внутренние опоры могут образовывать ряд колонн или сплошную перегородку между помещениями в зависимости от дизайна. Дополнительный внутренний кронштейн используется в качестве опоры для конькового прогона.

С помощью подкосных стропил можно перекрывать большие конструкции без потери жесткости.

Наслонные стропила

2. Висячие стропила. Висячие стропила поддерживаются только в одной точке — в месте соединения с мауэрлатом. Другим концом они опираются друг на друга без поддержки конькового прогона. Эта система подходит для сооружений, не имеющих внутренней капитальной стены.

Стропила этого типа имеют устойчивую форму равностороннего треугольника, поэтому они не нуждаются в стабилизирующих элементах.

Висячие стропила

Обратите внимание, что окончательная форма деревянной или металлической фермы зависит от количества скатов и типа крыши.

Односкатная или двускатная крыша считается самым простым вариантом, а шатровая, полушатровая или вальмовая — самым сложным.

Типы крыш
Зависимость каркаса кровли от угла наклона

Укладка кровельного покрытия крыши

Скатные крыши покрывают твердыми материалами (асбестоцементный лист, полимерная или керамическая черепица, профнастил и т.д.) или мягкими материалами (битумная черепица). Чаще всего жесткие материалы устанавливаются поверх деревянного каркаса.

Жесткие кровельные панели обычно устанавливаются на деревянную обрешетку.

Когда каждое стропило будет установлено своими руками, убедитесь, что все узлы и соединения подогнаны правильно. Важно не только иметь правильные фермы, но и выбрать правильный кровельный материал. Крыша — это основная защита вашего дома от любой непогоды.