Виды и схемы стропильных систем: обзор и рекомендации для монтажа стропильной системы крыши

Общая конструкция стропильной системы

Для различных видов стропильных устройств имеется много специальных конструктивных элементов. Но общее устройство, основная конструкция и ее главные элементы одинаковы для всех разновидностей и типов стропильных конструкций:

• Стропила, фермы из стропил, образующие несущую конструкцию и основание скатов крыши;
• Конек – верхний стык скатов, место соединения и крепления стропильных пар. Является верхней горизонталью устройства крыши. Стропильные части ферм крепятся к прогону конька или сшиваются между собой с применением крепежных материалов высокой прочности;
• Мауэрлат – боковая несущая конструкция стропильной системы, служит опорой и основанием для нижнего элемента стропил. Мауэрлат крепится к стенам здания. Мауэрлат фактически выступает в роли фундамента всей стропильной системы;
• Опорные элементы, выполняющие функцию связи элементов стропильной системы в единую конструкцию и придание ей необходимой жесткости (лежаки, стойки, стяжки, ригели, нагели, подкосы, затяжки и другие);
• Обрешетка – служит верхним покрытием скатов, основанием для укладки и закрепления слоев изоляции (тепловой и влагонепроницаемой) и материалов покрытий крыши.

Стропильные сооружения для разнообразных типов крыш

Для конкретного типа кровли применяется свой определённый вид стропильных ферм. Рассмотрим более подробно каждую из структур:

Стропильная система двухскатных крыш

Данная система состоит из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Всё сооружение с торца здания имеет вид треугольника. Главными элементами являются ноги строп и мауэрлат.

Для равномерного распределения нагрузки на стропы и стены используют такой стройматериал как: подкос, ригель и стойки. С помощью этих элементов создаётся долговечная, жёсткая, простая схема стропильной конструкции для двухскатных кровель.

При правильном монтаже структуры стропильной системы вся нагрузка по площади строения распределяется равномерно.

Стропильные системы вальмовых крыш

При монтаже необходимо монтировать разные типы стропил. Располагают стропила сбоку, делают из досок, монтаж происходит также как при установке традиционных скатных крыш.

Монтаж строительной системы для крыши сруба

Разметку крепления досок к срубу необходимо начинать с фронтонов, при этом элементы укладывают плотно к фронтонам. Но сначала в доске должен быть вырублен опорный элемент — зуб. В верхнем венце сруба, повторяя размер зуба, выпиливается паз. Тут же необходимо отметить, что без зуба и паза производить крепление стропил нельзя. При положении сверху торцы элементов необходимо укладывать на 5 см ниже с учетом высоты фронтона.

Когда проект крыши сруба предусматривает коньковый элемент из бруса или бревна, размечая укладку, стропила требуется наживить к ним гвоздями. Когда будет произведена установка всех элементов (раскосов, обрешетки) — временное крепление в виде гвоздей извлекается.

Схема разметки стропил.

Обычно стропила устанавливают с соблюдением шага в 60 см и больше.

Расстояние шага будет зависеть от проекта постройки и места его строительства. Устанавливают стропила по обе стороны фронтона, в итоге получается форма шатра. В местах соприкасания стропил с фронтонами должен оставаться зазор минимум в 5 см, заполняемый впоследствии утепляющим материалом.

Особенности монтажа стропильной системы сруба

Опорами для стропил служат матицы. Их выступы за стены сруба выравнивают «по шнуру», а для приведения верхних поверхностей матиц к горизонтали их плоскости или стесывают, или поднимают, прибивая досточку нужной толщины. Толщина выравнивающих досок и глубина стесывания определяется также при помощи натянутого шнура. Для сборки первой стропильной фермы нужна особая точность, потому что после подгонки эта ферма будет использоваться как шаблон для всех последующих ферм

Сборку ферм делают на гвоздях длиной 100 мм (сотки)

Важно обеспечить плотность установки стропильных ног в углубления на концах матиц, для этого делают шаблон шипа на конце стропильной ноги и по нему обрезают все концы стопил. Инструменты для устройства углублений матиц – молоток и стамеска

Углубления выбирают по шаблону шипа стропильной ноги, на равных расстояниях от концов в каждой матице.

После разметки углублений первую, шаблонную ферму разбирают и по ее деталям готовят нужное количество элементов для всех ферм, также заготавливают кобылки в нужном количестве – по две на ферму. Кобылки заготавливают длиной в один метр из досок 50*100 мм. Вся сборка ферм делается внизу, также гвоздями- сотками

Особое внимание уделяют контролю расстояний по шипам стропил. Они должны соответствовать расстояниям между нижними точками углублений матиц

Для монтажа стропильных ферм требуется двое рабочих, поскольку установка делается с корректировкой вертикальности по отвесу

Временная жесткость достигается фиксацией досками – распорками. Крепление стропильных ног к матицам делают гвоздями 200 мм, с засверливанием 6-8 мм, чтобы не допустить раскалывания древесины концов стропильных ног. Когда все фермы установлены, монтируют стойки. Стойки крепятся к стропильным ногам вверху с помощью двусторонних накладок. Вертикальность стоек выверяется отвесом, затем стойка вставляется шипом в углубление матицы и подгоняется по высоте обрезкой по месту. Для устройства свеса устанавливают кобылки с выпуском за стропильные ноги около 300 мм, при этом проекция свеса крыши на поверхность земли будет около 800 мм, но не менее 750 мм для организации надежной защиты стен дома от дождя и снега. Конечно, выпуск кобылок может быть и другой длины, это зависит от особенности конструкции примененной стропильной системы. Но в любом случае свес нерационально делать меньше, чем 450 мм дома из кирпича и меньше 600 мм для деревянного.

Для установки кобылок делают выемки на концах матиц, рядом со стропильными ногами, используя стамески и молоток (киянку). Гвозди для прибивки кобылок применяются также – сотки, а установка кобылок по длине выставляется «по натянутому шнуру».

Общие сведения о стропильных системах

Стропильная система является каркасом кровли, опирающимся на несущие конструкции строения и служащим основой для утеплительных, гидроизоляционных и кровельных материалов.

Тип конструкции и размеры стропильных систем зависят от:

• размеров здания;
• материала стропильной фермы;
• кровельного материала (главным образом, от его удельного веса);
• нагрузок на кровлю в виде снега и ветра, характерных для региона;
• предпочтений, касающихся формы кровли.

Каждый из данных факторов имеет значение для решения того, какие виды стропильной системы лучше всего подходят для конкретной ситуации.

Конструкция, разновидности

Устройство стропильной системы достаточно сложно.

Основные элементы конструкции стропильной системыИсточник build-effect.ru

Рассмотрим узлы системы внимательнее:

• Мауэрлат. Это горизонтальный брус, уложенный на верхнюю кромку стен по всему периметру дома. Принимает на себя нагрузку от стропил, распределяет и передаёт её стенам и фундаменту.
• Лежень. Горизонтальный брус, уложенный по продольной оси крыши. Иногда укладывают два лежня, если этого требует ширина крыши.
• Стойки. Вертикальные брусья, расположенные на торцах лежня. Высота стоек определяет угол наклона скатов.
• Коньковый прогон. Горизонтальная доска, установленная на ребро и прикреплённая к верхним концам стоек. На неё опираются стропильные ноги.
• Стропильные ноги. Наклонные доски, установленные на ребро. В нижней части они опираются на мауэрлат, в верхней крепятся к коньковому прогону, или просто соединяются попарно.
• Прогон. Горизонтальный брус, закреплённый на концах стоек. Используется на крышах с двумя лежнями, разделяя всю конструкцию на два яруса.
• Ригель. Горизонтальные планки, уложенные перпендикулярно прогонам и соединяющие стропильные ноги.

Ряд ригелей, установленных на стропильных ногахИсточник remontnik.ru

• Подкосы. Это наклонные планки, скрепляющие элементы конструкции и обеспечивающие их неподвижность.
• Обрешётка. Это несколько рядов горизонтальных планок, связывающих стропильные ноги между собой и служащих непосредственной опорой для кровли. Может представлять собой сплошной настил из досок. Иногда поверх редкой обрешётки укладывают промежуточный слой листовых материалов (ОСБ, ДСП или фанеру), обеспечивающих герметичность подкровельного пространства.

Кроме этого, важным элементом системы является карнизный свес. Это продолжение нижней части стропильных ног, выходящее за пределы мауэрлата и нависающие над плоскостью стен. Благодаря свесу, дождевая или талая вода стекает по водостокам на землю, не попадая на стены или фундамент. Это позволяет сохранить несущие конструкции и увеличивает срок службы постройки. При этом, сами стропила опираются на мауэрлат и там же заканчиваются. Продолжением являются отдельные элементы – кобылки, которые прикрепляются встык к стропилам и не испытывают нагрузок, приходящихся на основную часть системы.

Установленные кобылкиИсточник ytimg.com

Перечислены основные элементы стропильной системы, но порядок их соединения и размещения может быть разным. В зависимости от способа сборки возникают разные виды стропильных систем:

• Наслонные. Стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху крепятся к коньковому прогону.
• Висячие. Снизу стропила установлены на мауэрлат. А сверху соединены с противоположными ногами с другого ската. Как правило, такова конструкция кровли скатных крыш небольших одноэтажных домов каркасного типа, или построек из лёгкого пенобетона.
• Шпренгельные системы. Они состоят из цепочки отдельных ферм, собранных на земле и в готовом виде установленных на крыше. Такой метод позволяет уменьшить опасность от работ на высоте, обеспечивает лучшее качество и точность сборки.

Выбор той или иной конструкции не является капризом владельца дома. Тип крыши закладывается в проекте строительства по результатам расчётов, учёта возможных нагрузок и климатических условий региона.

Наслонные стропилаИсточник стд-спб.рф

Разновидности и устройство стропильной системы двухскатной крыши

В некоторых случаях монтаж наклонного бруса каркаса крыши может выполняться только по нижнему ярусу — к мауэрлату или по верхнему ярусу — друг к другу или к коньковому прогону. У специалистов эти стропила носят название висячих. Однако наиболее распространён другой вид каркаса. Он предполагает размещение под ноги дополнительной опоры в самом центре ската. С помощью этого метода можно изготовить изломанную форму крыши.

У специалистов двухскатные кровли подобной конфигурации получили название мансардных, а стропила — наслонных. С учетом характеристик эта конструкция является наиболее подходящей для загородного дома. При расчете расстояния между стропилами любого типа необходимо учитывать толщину выбранного бруса, длину скатов и прочие параметры. Чаще всего их располагают с шагом 60-80 см.

Подстропильная система каркаса

В случае возведения крупных объектов наряду с мауэрлатом в конструкцию стропил могут включать и другие поддерживающие элементы — прогоны, стойки и лежни. Причём каждый из этих видов имеет свои особенности в плане монтажа. Первые укладывают по горизонтали, вторые — по вертикали, а третьи размещают по балкам перекрытия. Впоследствии на лежни устанавливают с определенным шагом по всей длине кровли стойки. Они, в свою очередь, служат опорой для конькового прогона. Этот элемент чаще всего изготавливают из бруса размерами 100 x 150 мм.

Коньковый прогон

В процессе крепления стропил двускатной крыши в ее конструкцию часто включают и этот элемент. Не останавливает владельцев и то, что это повышает стоимость сооружения крыши. Объяснить это можно тем, что каркас кровли, который установлен с использованием прогона, получается более надежным и лучше выдерживает нагрузки различного характера.

В процессе монтажа этого элемента обязательно необходимо соблюдать определенные требования. От этого в значительной степени зависит геометрия кровли. На начальном этапе сборки крыши с коньковым прогоном выполняется монтаж крайних стоек фронтоном. После этого между ними натягивают жесткий шнур, который обязательно нужно проверить на горизонтальность. Далее переходят к креплению промежуточных стоек, следя за тем, чтобы и они располагались строго по уровню. Соблюдение этого требования является гарантией того, что и закрепляемый впоследствии к ним коньковый прогон также будет установлен строго в горизонтальной плоскости.

Обрешетка

Этот элемент также играет важную роль в конструкции кровли. Для изготовления обрешётки используются доску достаточно большой толщины. Самый распространенный вариант — пиломатериал сечением 2,5-5 см. Рейки со слишком большим или маленьким сечением не используют для обрешётки. Иначе это может привести к таким неприятным явлениям, как коробление или растрескивание. Самым оптимальным для обрешетки является материал шириной 20 см.

При расчете шага между досками, как и толщины, необходимо учитывать тип используемой обшивки. Монтаж разреженной обрешётки производится только под жесткие листы. В случае применения рубероида или очень тонкого металла устанавливают сплошную конструкцию. Тогда обрешетка изготавливается не из досок, а из листов толстой фанеры или ОСБ-плит.

Теплоизоляционный слой и гидроизолятор

Ввиду особенностей конструкции двускатной кровли для защиты внутреннего пространства от низких температур разрешается использовать любой доступный материал. Обычно в качестве такового выбирают минеральную вату. Менее популярным вариантом является пенополистирол. Еще реже работы по изоляции кровли проводят с помощью метода напыления пенополиуретана.

Укладка теплоизолятора требует использования опоры: если теплозащитный слой создаётся из минваты или полистирола, то обязательно нужно натянуть проволоку со стороны чердака. Крепление листов или плит теплоизолятора выполняется прямо между стропилами. Монтаж минеральной ваты осуществляется просто враспор. Не стоит оставлять без внимания зазоры между пенополистирольными листами и брусом — их заделывают специальной монтажной пеной, а в завершение проклеивают скотчем. Монтаж паро-и гидроизолятора выполняется с незначительным провисом в 2 см строго в горизонтальной плоскости. Эти работы проводят на завершающем этапе монтажа стропильной системы двухскатной крыши.

Схема для расчета «кровельного треугольника»

Формула вычисления превышения фасадной части крыши выглядит так:

Lbc = Lсд × tgA;

Lсд – расстояние между фасадной и задней стеной;

tgA – тангенс угла уклона крыши.

После этого будет несложно вычислить и длину стропил, которые подойдут для рассчитываемой конструкции (без учета карнизных свесов).

Lс = Lbc / sinA

или

Lс = √( Lсд² + Lbc²)

Значения тригонометрических функций несложно отыскать в соответствующих таблицах.

Кстати, именно эти формулы вполне пригодны для расчета любой кровельной конструкции – просто надо умеючи разбить стропильную систему на треугольники. Например, для двускатной крыши Lbc просто станет высотой конька над перекрытием.

Чтобы не заставлять читателя искать справочные данные для самостоятельного расчета, ниже приведены два калькулятора, позволяющие быстро вычислить основные параметры «кровельного треугольника».

Калькулятор расчета высоты «стропильного треугольника»

Калькулятор позволяет определить высоту «стропильного треугольника». В зависимости от типа крыши, это может быть превышение, как в случае с односкатной кровлей, либо высота конька (перелома) для других конструкций.

Аналогично следует дифференцированно подходить к длине горизонтальной проекции стропила. Если для односкатной крыши это просто расстояние между стеками, то при других вариантах могут быть иные «расклады». Например, для симметричной двускатной крыши это будет половина длины пролета.

Перейти к расчётам

Калькулятор расчета длины стропила

Расчет проводится на основании величин горизонтальной проекции (Lсд) и высоты стропильного треугольника, определенной ранее (Lbc).

При желании можно включить в расчет и ширину карнизного свеса, если он создается за счет выступающих стропил.

Двускатная стропильная система

Двускатные стропильные системы — самые популярные для одноэтажных частных домов. Они аккуратно смотрятся, хорошо вписываются в любой стиль постройки, надежны и могут быть использованы, в зависимости от угла их уклона, для обустройства чердака под жилые комнаты, подсобные помещения или же просто для создания воздушной прослойки, удерживающей тепло в здании.

Проектирование и монтаж симметричной двухскатной кровли

Для основательных домов со сложной геометрией требуется профессиональный проект, где будут учтены различные факторы: роза ветров, статистика осадков, местоположение здания, используемые материалы и т.д. На коленке такой проект создать крайне сложно.

Снег не удержится под таким углом

Однако если же нужно спроектировать и самостоятельно построить небольшую кровлю для своего загородного домика, без каких либо изысков и сложных дизайнерских решений, то нужно лишь придерживаться некоторых общеизвестных истин и правил:

1. Чем выше кровля, тем больше ветровая нагрузка. Чем ниже – тем выше снеговая
2. Выше крыша – больше чердачное пространство, а соответственно и полезное
3. Стандартный шаг между стропилами 60 см между осями последних
4. Для стропил используют доску 150х50мм, брус для опор 100х100мм., маурлаты из бруса не менее 150х150мм
5. Чем дешевле доска, тем больше геометрическая погрешность (около 1 см)
6. Стропила и опоры допускается наращивать
7. Чем длиннее используемая доска, тем больше нужно развязок и ригелей
8. На соединительные узлы действует две основные силы: на сдвиг и на отрыв
9. Стропило надёжней держится, если в нём сформировать посадочное место
10. Специальные крепёжные шурупы – вещь отличная, но дорогая. Гвозди и скобы недороги и прошли проверку временем, жало последних нужно загибать
11. Болтовым крепежом конёк стропил не стягивают – со временем может лопнуть
12. Дерево не любит лежать на кирпиче или камне, – оно со временем превратится в труху. Гидроизоляция не уберёт мостик холода, нужна теплоизоляция – тогда конденсата не будет
13. Свежесрубленный сруб даёт усадку, поэтому не следует жёстко фиксировать стропила (делать в них посадочные места) к маурлату, иначе конёк крыши уведёт

Порядок монтажа “классического” навесного варианта

Анкера справятся

Работа с монтажом не сложная, с ней может справиться два человека. Что нельзя сказать о подготовке и транспортировке материала на место.

1

Прежде всего, по периметру несущих стен укладываются маурлаты (по уровню). Между кирпичной стеной и деревянным брусом укладывают теплоизолирующий материал, чтобы убрать мостик холода, тем самым удаляя возможность возникновения на стыке камня и дерева конденсата. Это убережёт древесину от гниения, а кирпич от разрушения.

В качестве крепежа могут выступать:

• болтовые шпильки, заранее зафиксированные в стену
• анкерные болты, закрепляемые непосредственно по месту
• металлические армированные П-пояса или обычная металлическая проволока, стянутая монтажкой

Монтаж стропильной системы

После наступает этап подготовки стропил: подгонка по длине и формирование посадочных мест для маурлата. Поскольку конькового прогона в этой технологии не предусмотрено, а на весу проделывать манипуляции с разметкой проблематично, – всё равно ошибёшься, и плоскость получится волнообразная,  – то формируют временный прогон из 50й доски.

2

С помощью шнура отбивают середину потолочного пространства и по уровню устанавливают временные бабки, к которым пришивают 50ю доску. Следует учитывать все размеры, чтобы коньковая доска была выставлена ровно посередине и на необходимую высоту. По ней будут размечаться и выставляться все пары стропильных ног.

Сначала прогон, а потом остальное

3

Приставляя каждую доску к прогону и маурлату делается разметка для пропила посадочных мест. Для ускорения работ на данном этапе, можно использовать ранее подготовленный трафарет. Для его изготовления можно использовать угольник “Свенсона”.

4

Конёк формируется упором друг в друга парных стропил. Для этого приставив пару по месту, с помощью уровня по оси прогона чертят перпендикуляр на одной доске. После отпила, приставляют её обратно и по ней делают разметку на второй доске. Отпиливают, устанавливают обратно и сколачивают доски.

Разметка доски

5

После монтажа каждой пары устанавливают верхний ригель. Для чего приставляют доску на необходимой высоте, выставляют по горизонтали по уровню, размечают и делают в этом месте пропил для посадочного места, пришивают, лишнее спиливают.

Запил делается только для несущего ригеля. Для остальных затяжек эта операция не обязательна, достаточно использовать гвозди и скобы.

6

Шаг между осями стропильных ног составляет 60 см.

7

Дальнейшие действия по формированию кровельного “скелета” аналогичны”.

Также для облегчения понимания принципа монтажа рекомендуется ознакомиться со следующим информативным роликом:

Строительство каркасного дома. Стропильная система. Строй и Живи

Почему стропильные системы двухскатной крыши так популярны? Обзор преимуществ и ключевых отличий (Фото & Видео)

Веранда пристроенная к дому – расширяем жизненное пространство: проекты, советы как создать своими руками (200 оригинальных фото идей)

Основные правила выбора досок

Стропильная доска должна отвечать многочисленным требованиям и условиям, описанным выше. Чтобы выбрать действительно качественный материал, рекомендуется пользоваться определенными советами специалистов. К ним относится:

• отсутствие больших по размеру сучков и трещин;
• оптимальная влажность, причем не желательно доверять информации, содержащейся в документации к доскам, поэтому рекомендуется вовсе взять с собой специальный инструмент – влагомер, позволяющий быстро определить влажность древесины;
• отсутствие существенных дефектов, подгнивших участков или иных значимых недостатков, так как все они негативно будут сказываться на качестве сделанной конструкции из досок.

Важно! Если будет приобретен материал с высоким показателем влажности, то не допускается пользоваться им для возведения стропильной системы, так как она будет непрочной, а также вовсе имеется опасность для проживания в доме с такой крышей, поскольку через небольшой промежуток времени будет нарушена геометрия конструкции. Если обнаруживаются в одной партии досок несколько неподходящих элементов, не рекомендуется пользоваться ими для создания важных частей крыши, поэтому они применяются для дополнительных элементов

Если обнаруживаются в одной партии досок несколько неподходящих элементов, не рекомендуется пользоваться ими для создания важных частей крыши, поэтому они применяются для дополнительных элементов.

Видео по теме:

Формы скатных крыш

Сегодня самыми надежными и простыми конструкциями считаются односкатные и двухскатные варианты крыш. Хорошо известна крыша и с четырьмя скатами. В этом случае крыша может быть в зависимости от формы устройства четырехскатной крыши вальмовой, полувальмовой и шатровой. Вальмовая крыша имеет форму трапеции, полувальмовая и шатровая крыша имеет форму треугольной формы разного типа.

Шатровый вариант четырехскатной крыши – самая распространенная разновидность. Все скаты имеют треугольную форму, они поднимаются в виде пирамиды к верху, где собираются в одной точке.

Существуют и более сложные формы кровельных конструкций. К ним относятся сводчатые, мансардные, конические, купольные, пирамидальные, ломаные, многощипцовые и другие формы кровель (подробнее: «Виды кровли скатных крыш «). На выбор формы крыши влияют в первую очередь особенности самой постройки, во-вторых, бюджет семьи. Обычно чем причудливей форма крыши, тем больше денежных средств потребует ее конструкция. На фото представлены разнообразные варианты крыш.

Зависимость сложности стропильной системы односкатной крыши от расстояния между несущими стенами

1 – Простые наслонные стропила в конструкции односкатной крыши, при расстоянии от передней до задней стенки от 3 до 4,5 м.

2 – Если расстояние между несущими стенами составляет от 5 до 6 м, то стропила подпираются подкосами, закрепляемыми на мауэрлат.

3 – Конструкция с расстоянием между стенами от 6 до 7,5 и более метров подпирается стойками (бабками) подпираемыми подкосами.

Такие сложные варианты системы могут быть смонтирована между кирпичными или бетонными несущими стенами.

Односкатные крыши редко можно встретить над жилыми строениями. Чаще их монтируют над верандами, пристройками, хозяйственными объектами и гаражами.

Эту конструкцию можно назвать самой простой в монтаже, особенно в тех случаях, когда правильно произведены все расчеты. Еще одним положительным качеством односкатной крыши можно назвать небольшой расход строительных материалов.

Самым большим недостатком односкатной конструкции является небольшое подкрышное пространство, поэтому ее можно назвать холодной, так как небольшая воздушная прослойка будет плохо удерживать тепло в помещениях дома.

Очень важно правильно произвести расчет уклона односкатной крыши, который будет в первую очередь зависеть от кровельного материала, планируемого к использованию для покрытия. Существуют рекомендованные значения минимальных уклонов для всех кровельных покрытий

Для определения этого параметра можно использовать приведенную ниже таблицу:

Кровельный материал	Минимальный угол уклона ската, градусы
Профнастил	20
Рубероид	3÷4
Металлочерепица	25
Асбестоцементный шифер	20÷35
Керамическая, бетонная черепица	25
Еврошифер (ондулин)	6
Битумная мягкая черепица	11

Если выбрано конкретное кровельное покрытие, то минимальный угол уклона ската можно определить по таблице или следуя инструкции по монтажу материала.

Простейшие расчеты параметров стропильной системы

Если определились с углом ската, то можно будет сразу определить превышение фронтонной части крыши, используя, приведенную ниже формулу: