Угол наклона подкосов в стропильной крыше

Обновлено: 24.04.2024

После фундамента, крышу дома считают вторым по сложности и затратам элементом, оказывающим серьезное влияние на строительный бюджет. Да и про то, что чем крыша проще, тем лучше во всех отношениях и дешевле, говорят и профи, и самостройщики, уже прошедшие этот этап. А самая простая и в плане конструктива, и в плане исполнения – односкатная крыша, о которой и пойдет речь в статье. Так ли она проста, незатейлива и экономична, как кажется и где та грань, за которой один скат превращается в плоскую крышу, а это уже совершенно другая история.

Почему односкатная крыша и плоская две огромных разницы. Какая крыша с одним скатом действительно простая и экономичная

Что собой представляет односкатная крыша

Односкатная крыша относится к разряду скатных крыш, но сформирована только одной плоскостью со стропильной системой наслонного типа. Стропильные ноги с двух сторон опираются на противоположные стены, необходимый уклон задается перепадом высот между этими стенами либо же при формировании самой стропильной системы. В первом случае под крышей не остается чердачного пространства, во втором это может быть не только холодный чердак, но даже мансарда. Однако подобные проекты встречаются очень редко, так как по сравнению с ломаной крышей под односкатной полезной площади будет значительно меньше.

Длительное время в отечественном частном секторе крыши с одним скатом возводили только на вспомогательных строениях – летних кухнях, гаражах, сараях, хозблоках и подобных. Но в последние годы архитектура радует разнообразием и проекты в минималистской и современной стилистике все чаще «заточены» именно под один скат. И такие дома весьма сложно назвать однообразными, неинтересными или скучными. Выразительности разработчики успешно добиваются и за счет оригинальной формы коробки или ее расположения по отношению к крыше, и за счет высокого угла ската, и умелым сочетанием фасадных материалов и панорамного остекления.

Преимущества и недостатки односкатной крыши

Тот или иной конструктив всегда выбирают по совокупности факторов, сравнивая достоинства и недостатки сооружений разных типов. Популяризация односкатных крыш объясняется довольно весомыми преимуществами.

Простота – односкатная крыша своими руками без ошибок и переделок, получится и без профильного опыта. Стропильная система в одной плоскости проще в исполнении, чем в двух, достаточно правильно рассчитать параметры стропил и оптимальное расстояние между ними.
Меньший вес конструкции – какими бы ни были габариты дома и квадратура крыши, один скат всегда весит несколько меньше, чем два, не говоря о четырех. Основная масса стеновых материалов с запасом выдержит и двускатку, и вальму, но чем ниже будет постоянная нагрузка на коробку и основание, тем лучше.
Экономичность – если выбор одного ската обусловлен желанием как можно больше сэкономить, может постигнуть разочарование. Да, пиломатериалов, крепежа, теплоизоляции, защитных мембран и кровельного покрытия на один скат нужно меньше, чем на два, но особо значимой разница в затратах не будет, особенно, когда угол наклона высокий. Площадь ската от этого показателя не меняется, но формируют перепад высот, не из воздуха. Да и толщина слоя теплоизоляции в крыше односкатной конструкции должна быть больше, так как воздушной прослойки или нет совсем или она минимальна. Поэтому экономичность односкатной крыши достигается не за счет меньших затрат на расходники, а за счет возможности применения кровельного покрытия попроще, его все равно не видно с лицевой стороны.

Недостатки у крыш с одним скатом тоже есть, куда без них, но одни реальные и обусловлены конструктивом, а другие из разряда «мифов».

Нужна усиленная водосточная система – вся масса осадков собирается в один желоб, логично, что он должен быть прочнее, с повышенной пропускной способностью и увеличенным количеством крепежа.
Есть привязка к розе ветров – не всегда реально расположить дом на участке так, чтобы и нижняя часть ската была с подветренной стороны, и сход снега не угрожал другим строениям или жителям.

Односкатная крыша немного проще в монтаже, но не дешевле. И внешний вид да, специфический. Дом становится похожим на большой сарай. Или огромную собачью будку.

Это просто частное мнение, но своеобразный вид одного ската многие переносят в разряд недостатков, тогда как и с двускатной крышей хватает по селам и весям «собачьих будок». Проект нужен грамотный и гармоничный, любая крыша является не только функциональной конструкцией, но и главным элементом декора, и количество скатов тут никакой роли не играет. Еще со времен теремов и палат белокаменных исторически так сложилось, что визуально двухскатные и вальмовые крыши привычнее, а дом с односкатной крышей воспринимается слишком чужеродным.

Если же рассматривать зависимость от снеговых и ветровых нагрузок, тоже «вменяемую в вину» односкатным крышам, то эти факторы имеют значение для крыш всех типов и просчитываются на этапе проектирования. Как и качественные материалы для утепления и гидроизоляции нужно использовать независимо от количества скатов. И технологию их применения соблюдать неукоснительно, без попыток выгадать «копейки», а позднее потерять на переделках тысячи.

Каким должен быть угол наклона односкатной крыши

Крыша – основная защитная система дома, на которую воздействуют ветровые и снеговые нагрузки, а также, нагрузка от осадков в теплый период года. При расчете конструктива обязательно учитывают и основные, и косвенные нагрузки, а также, условия эксплуатации. Так, в регионах с сильными ветрами, которые дуют если не 24/7, то близко к этому, а порывами клонит к земле деревья, угол наклона по возможности должен быть минимальным. И при ориентации дома на местности обязательно учитывают розу ветров и преобладающее направление движения воздушных потоков. Нижняя часть ската крыши всегда должна располагаться с подветренной стороны, а не наоборот. Если же ветровая нагрузка низкая, зато погода щедра на ливни и снега, напротив, уклон ската должен быть повыше, чтобы и вода и снежные массы скатывались с кровли без задержек. Плюс, кровельное покрытие стоит подобрать не шероховатое, а гладкое.

По действующим строительным правилам, минимально допустимый уклон односкатной крыши составляет 10-12˚, а максимальный обозначен как 60˚. Оптимальный же угол односкатной крыши лежит в диапазоне от 30 до 35˚, при таком наклоне конструкцию и ветром не сорвет, и снегом не придавит. Не в меньшей, а то и в большей степени на величину угла ската влияют даже не нагрузки и климат, а визуальная составляющая. На одной и той же коробке скат с тем или иным наклоном выглядит совершенно по-разному, а кажущаяся незначительной разница в десяток градусов на практике очень даже имеет значение.

Как угол наклона ската крыши влияет на выбор кровельного покрытия

Проводя расчет односкатной крыши, нужно принимать во внимание и чем планируется ее покрывать – некоторые материалы имеют ограничения по минимальному углу наклона, другие слишком массивные для большого ската, лежащего в одной плоскости. Ну а третьи не имеет смысла использовать, так как презентабельность в крышах такого типа на последнем месте. Так как понятие презентабельности для каждого свое, рассмотрим допустимый угол уклона для самых востребованных в частном сегменте кровельных покрытий.

Штучные твердые покрытия (шифер, черепица, шифер под черепицу, деревянная дранка) – минимальный угол наклона ската от 22˚ (с дополнительным слоем гидроизоляции), максимальный до 50˚, но если снега зимой много, все же лучше выбрать что-то более гладкое.
Профнастил – угол ската не меньше 12˚ (двойная гидроизоляция) и не больше 20˚.
Металлочерепица – в диапазоне от 30 до 35˚(двойная гидроизоляция).
Фальц – угол наклона от 7˚, если соединение картин двойным стоячим фальцем, с применением герметика или специализированной ленты. Максимум составляет 30˚, можно обойтись и без уплотнителя в шве, но сам шов желательно тот же, двойной.
Гибкая черепица – допустима укладка при скате от 5˚ и практически до упора, но только с двойной гидроизоляцией и двойными же, а лучше, тройными гонтами. Как и с шифером или черепицей, в регионах с обильными снегами шероховатая поверхность относится к минусам.
Рулонные и мембранные бутилкаучуковые материалы – применяются как плоских крыш, так и для односкатных с уклоном, в этом случае важен максимальный угол, составляющий 22˚.

Чем меньше уклон ската, тем легче с него должна скатываться вода и сходить снег, чем он выше, тем устойчивее должна быть кровля к ветровым нагрузкам. Когда речь про металлические материалы с полимерными покрытиями, их подбирают не только под угол и эстетические предпочтения, но и под климатические условия. А толщина стальной основы, ни при каких условиях, не может быть меньше 0,5 мм.

Почему плоская и односкатная крыша не одно и то же

Несмотря на то, что плоская крыша так же сформирована всего одной плоскостью – это совершенно другой тип конструкции, хотя некоторые источники относят ее к подвиду односкатных крыш. Кардинальных отличий между плоской и односкатной крышей несколько.

Отсутствие ската – плоскость формируется не деревянной или металлической стропильной системой, а многослойным «пирогом», включающим несущее основание, утеплитель и гидроизоляцию. В зависимости от типа (балластная, инверсионная), привычного кровельного покрытия у плоской крыши может тоже не быть. Вместо него засыпают щебень или отсев, укладывают тротуарную плитку или застилают поверхность террасной доской через паз, чтобы стекали осадки.
Отсутствие свесов – им неоткуда взяться без ската, плоскость крыши ограничена парапетами по периметру.
Минимальный уклон – визуально его не видно, но чтобы осадки не застаивались и отводились во внутреннюю водосточную систему, все же выполняют уклон в 2-3˚, не больше. Тогда как односкатная конструкция не может быть с уклоном ниже 10-12˚ и все стоки отводятся по наружным желобам.
Функционал – плоская кровля бывает эксплуатируемой, на ней устраивают зоны отдыха с шезлонгами, беседками и качелями, разбивают оранжереи или цветники, когда на участке под это нет места или просто, из-за желания совместить виды с крыши с видами на крыше. Односкатные крыши, независимо от выраженности наклона, для подобного не предназначены.
Уровень сложности – если односкатная крыша лидирует в плане простоты конструктива и исполнения, плоскую называют самой сложной. Хотя наши умельцы умудряются и такой вариант реализовывать на вполне достойном уровне, материальные и временные затраты несопоставимы.

Плоская кровля – это трендовое решение премиального сегмента. За премиальные же деньги. Ибо куда ни ткни – нужны извраты.

Разновидности односкатных крыш

При массе разнообразных способов сборки, все односкатные крыши можно разделить на два вида.

Бесчердачные – тот самый примитивный бюджетный вариант, когда крыша одновременно является и перекрытием. Стропила укладываются на опорный брус или непосредственно на стены, утеплитель укладывается между ними, даже гидроветрозащитная мембрана, обрешетка и кровельное покрытие. Потолки в строениях с такой крышей с характерным перекосом по высоте, так как наклон задается стенами, чем выше угол ската, тем сильнее перекос. Бесчердачные крыши в один скат обычно делают на компактных вспомогательных строениях или дачных мини-домиках, так как стропильная система с пролетом больше 4,5 метров нуждается в укреплении. Когда дом большой, а чердак не нужен, так как перекос стен является элементом дизайна экстерьера, стропильная система собирается из треугольных ферм либо же выполняется несущая перегородка (опорные столбы).

Чердачные – как и в двускатной или вальмовой крыше, в основании утепленное перекрытие, а конструкция ската включает фронтон в лицевой части. Потолки в доме получаются ровными, так как перекрытие укладывается на уровне нижней стены, либо же коробка с ровными стенами, а уклон ската задается искусственно, за счет фронтона. Чердачные односкатные крыши иногда называют неутепленными, так как изоляция закладывается не в скат, а в перекрытие. Но когда речь о домах для круглогодичного проживания и капитальных дачах, в которых комфортно и среди зимы, крыш без утепления не бывает, хоть в один скат, хоть в два.

Расчет конструкций

Строительство без проекта наконец-то, стало исключением, а не правилом, но проект может быть как профессиональным, так и разработанным самостоятельно полностью или частично. Крыша с одним скатомотносится к упрощенным конструкциям, чаще ее рассчитывают самостоятельно. Для расчетов используют различные программы, графические редакторы и профильные онлайн калькуляторы. Последние совершенно бесплатны и позволяют высчитать все параметры стропильной системы, не обладая особыми познаниями в математике или точным знанием действующих нормативов.

В большинство калькуляторов нужно ввести не только габариты дома, но и габариты стропил, и шаг между ними, предлагаем шпаргалку от Pil18, супер-модератора портала. Эта табличка не заменяет полноценного расчета несущей способности стропильной системы, но выложенные в ней данные можно считать рекомендательными для простых крыш.

Чтобы удостовериться в правильности расчетов, всегда можно обратиться за помощью к форумчанам, в профильную ветку или создав собственную тему в соответствующем разделе.

Особенности стропильной системы односкатных крыш

Чаще всего несущий каркас односкатных крыш, как и всех остальных, кроме плоских, собирают из древесины. В идеале пиломатериал должен быть не ниже первого сорта, и сухой, но на практике применяют тот, который смогли достать, и на который хватило денег. Древесина обладает способностью провисать, когда длинная балка не имеет промежуточной опоры, даже если сечение подобрано оптимальное. Поэтому конструкция стропильного каркаса напрямую зависит от габаритов пролета – чем больше расстояние между опорными стенками, тем сложнее.

Между опорами до 4,5 м – простейший каркас из наклонных стропильных ног, уложенных на мауэрлат (обвязку, стены) без монтажа дополнительных опор.
Между опорами от 4,6 до 6 м – для повышения жесткости монтируют подкос (подстропильная нога), либо используют готовые треугольные фермы.
Между опорами от 6,1 до 9 м – устанавливают подкосы с каждого края составной стропильной ноги.
Между опорами от 9,1 до 12 м – в центре пролета на несущую стену (опорные столбы) укладывают рамную конструкцию с верхней прогонной балкой, опирающейся на вертикальные стойки. От каждой стойки с двух сторон монтируют подкосы в стропильную ногу.
Между опорами от 12 м – пролет делится на несколько частей рамными прогонными конструкциями, усиление внутри рам выполняется исходя из длины каждой части.

Чтобы не устраивать слишком сложную стропильную систему с прогонами и опорами, дома с односкатными бесчердачными крышами делают преимущественно прямоугольной вытянутой формы под стандартные шестиметровые стропила. Выносы формируют либо за счет уменьшения пролета с шести до пяти метров (примерно), либо наращиванием стропильных ног.

Как сделать односкатную крышу

Прежде всего, односкатные крыши ценятся за простоту.

Крыша с одним скатом просто является половиной двускатной крыши и делается по тому же принципу, только без центрального узла. Грубо говоря: кладите доски (брус) ребром на две стены разной высоты. Обычно, в одноэтажных домах одну стену действительно просто делают выше, редко бывает, чтобы делали надстройку при одинаковых по высоте стенах.

Так как усложненные чердачные односкатные крыши на фермах или прогонных рамах делают значительно реже, разберем строительство бесчердачной конструкции.

Проектирование – расчет угла наклона, сечения и длины стропильных ног, расстояния между ними, выбор теплоизоляции, определение ее толщины, выбор защитных мембран, выбор кровельного покрытия. Для упрощения работ на основании полученного расчета желательно выполнить хотя бы простейший чертеж со всеми цифрами. Но еще лучше, если есть навыки работы с графическими редакторами и возможность сделать объемную модель.

Подготовка – пусть мнения разнятся, но лучше предварительно обработать весь пиломатериал огнебиозащитными составами. В отличие от классического холодного чердака, односкатную крышу не проверишь на предмет появления плесени, лучше подстраховаться биоцидами.

Сборка – сначала на мауэрлат или обвязку укладывают стропильные ноги с расчетным шагом (при использовании плитных утеплителей он в большинстве случаев составляет 600 мм), фиксируют их скользящим или жестким способом с врезкой или без. Снизу на лаги натягивают пароизоляцию с нахлестом и проклейкой стыков и примыканий, подшивают доски чернового потолка. Между лагами укладывают утеплитель (преимущественно минеральная вата), при использовании в качестве ветрогидрозащиты диффузионной мембраны, ее укладывают сразу на лаги, поверх утеплителя, без вентзазора. Если это пленка, не пропускающая пар, предварительно набивают контробрешетку для возможности циркуляции воздуха и вентилирования подкровельного пространства. Поверх гидроветрозащиты набивают обрешетку для фиксации кровельного покрытия, монтируют кровлю. Когда в качестве кровли используют мембраны, наплавляемые материалы или гибкую черепицу, под них укладывают плитное основание из ОСП35, а уже поверх монтируют финишный материал стандартным способом. Второй вариант – на лаги снизу набивают черепные бруски для фиксации утеплителя, а пароизоляцию и черновую подшивку выполняют после того, как закроют крышу.

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

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.

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

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.

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.

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.

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.

Для подбора сечения однопролетной деревянной балки (стропильной ноги на двух опорах) определяющим часто является прогиб при неполностью используемых напряжениях изгиба. Поэтому однопролетная балка с постоянным сечением обычно бывает не самой экономичной. Неразрезные двухпролетные балки позволяют использовать более экономичные поперечные сечения, чем однопролетные балки той же длины.

Эти системы наслонных стропил тоже можно делать по распорному и безраспорному варианту. Вся разница заключается только в устройстве концевых опор, не будем больше на этом останавливаться.

рис. 39. Наслонные стропила с подкосами

Третья опора стропильной ноги — подкос, другое название подстропильная нога (рис. 39), устанавливается под углом к горизонту не менее 45° и превращает стропило из однопролетной балки в двухпролетную неразрезную. Что позволяет уменьшить сечение стропильной ноги при той же нагрузке, а пролет, перекрываемый двускатной крышей, увеличить до 14 м.

В двухпролетной неразрезной балке максимальный изгибающий момент находится над средней опорой, его и принимают для расчета сечения стропильной ноги (рис 40). Простой пример, попробуйте перегнуть палку через колено, она сломается на колене. Здесь будет максимальный изгибающий момент, по которому и нужно определять сечение всего деревянного элемента. Прогиб неразрезной двухпролетной балки будет меньше, чем обычной балки на двух опорах той же длины. Мешает средняя опора, это очевидно. Однако если вспомнить, что наша реальная расчетная схема это все-таки не горизонтальная балка, а наклонная и подперта она наклонным подкосом, то очевидным становится и то, что прогнувшееся стропило сместит и узел соединения с подкосом. Поэтому прогиб стропильной ноги для упрощения считают по обычной формуле прогиба (2) однопролетной балки для наибольшего пролета. В данном случае, для крыш с уклонами скатов до 45°, прогиб считается для нижнего пролета — от узла соединения с мауэрлатом до узла соединения с подкосом.

рис. 40. Конструктивные и расчетные схемы наслонных стропил с подкосами. Узел крепления подкоса

Узел крепления подкоса к стропильной ноге очень простой и не требует никакого расчета. Подкос просто заводят под стропильную ногу и фиксируют от смещения прибоинами: нижней и двумя боковыми. Расчет гвоздевого соединения не производится, оно здесь носит чисто конструктивный характер. Важно, чтобы торец подкоса был точно подпилен под угол наклона стропильной ноги так, чтобы у стропилины не было люфта на выбор зазора при приложении к ней нагрузки. Иными словами, точно подогнанный под низ стропила подкос не даст ему прогнуться в месте опирания. При полном расчете стропильной системы стропило в месте опирания подкоса проверяют на местное смятие древесины, но как правило, в таком расчете нет необходимости. Сечение подкоса определяют расчетом на сжатие и если получают слишком маленькое сечение, задают конструктивно, равным сечению стропильной ноги.

В верхней части рисунка 40 изображена распорная стропильная схема без схватки. Сжимающие усилия в ней принимают подкосы. Система, рассчитанная на распор воспринимаемый материалом стен, в схватке не нуждается. Здесь уже есть элементы, работающие на сжатие — подкосы. Схватка не снимает распор, значит в ней нет острой необходимости.

В нижней части рисунка 40 безраспорная схема стропил с затяжкой. Здесь все наоборот, затяжка необходимый элемент и она участвует в работе всей системы. Схватку нужно устанавливать ниже крепления подкосов. Иначе безраспорный узел опирания на мауэрлат — ползун при изменении нагрузок может действительно начать ползать по мауэрлату. Обычно рассчитывается только гвоздевое соединение схватки со стропильной ногой, из-за малых внутренних напряжений сечение схватки-затяжки подбирается конструктивно.

На вальмовых крышах и крышах с ендовами необходимо устанавливать стропила направленные к углам стен (внешним или внутренним). Эти стропильные ноги называются диагональными или накосными. Диагональные стропила длиннее обычных, кроме того, на них опираются укороченные стропила скатов (стропильные полуноги), которые называются нарожниками. Поэтому накосные стропила, как правило, несут нагрузку примерно в полтора раза большую, чем обычные стропила. Длина диагональных стропил превышает стандартную длину досок, поэтому стропила делают спаренным. Спаривание накосной стропильной ноги решает сразу три задачи: во-первых, удвоенное сечение способно нести увеличенную нагрузку; во-вторых, сплачивание досок позволяет получить длинную неразрезную балку; в-третьих, спаривание стропил унифицирует типоразмер применяемых деталей. Сдваивание стропил позволяет применять для устройства накосных стропил те же доски, что и для обычных стропил. Иными словами, применение досок одной высоты для изготовления всех видов стропил упрощает конструктивные решения узлов крыши.

Для получения многопролетности под накосную ногу устанавливают одну или две опоры.Накосные стропила можно представить, как раздвоившийся и наклонившийся коньковый прогон. Сращивание досок по длине делают так, чтобы стыки получались на расстоянии 0,15L (рис. 43) от центра опор, таким образом, длину досок для изготовления накосной стропильной ноги нужно подбирать в зависимости от длины пролетов, следовательно, от количества опор. Например, для вальмовой крыши нужно сделать накосную ногу длиной 10 м, для этого можно использовать доски длиной по 5,5 м и установить одну опору посредине. Получим двухпролетную неразрезную балку. Однако расположение опоры под средней частью стропила не отвечает схеме приложенной к нему нагрузки, поэтому ее устанавливают на расстоянии 1/4 пролета от верха стропила. Тогда для десятиметрового стропила логичнее использовать доски 7 и 3 м.

Опора под накосную стропильную ногу — это обычный подкос либо стойка из двух спаренных досок или бруса. Стойку опирают через деревянную подкладку и гидроизоляционный слой прямо на перекрытие, если оно из железобетонных плит и проверено на сосредоточенную силу. Подкос устанавливают под углом к горизонту 45–53°, а низ его упирают в лежень. Угол установки подкоса не играет решающей роли, главное условие, чтобы подкос поддерживал стропило в месте максимального сосредоточения нагрузки (рис. 44).

рис. 44. Место установки дополнительных опор под диагональные стропила

Расчет сечения диагональных стропил можно произвести по формулам строительной механики, но как правило, они не нуждается в расчете. Сделанные из двух сечений рядовых стропильных ног они выдерживает ту нагрузку, на которую были рассчитаны рядовые стропила. Стропила, перекрывающие пролет до 7,5 м, подпираются только подкосом в верхней части пролета. Если накосное стропило перекрывает пролет до 9 м, в нижней части (l/4) устанавливают еще одну опору: стойку (если позволяет перекрытие), либо шпренгельную ферму. Под стропило длиной более 9 м желательно ввести третью опору по центру, здесь можно установить только стойку, значит, перекрытие должно быть железобетонным и проверенным на сосредоточенную силу либо в его конструкцию включают балку, на которую можно будет опереть стойку.

Шпренгельная ферма, это балка из бруса, прокинутая на угол по пересекающимся наружным стенам. Чтобы балка особо не прогибалась (не «играла»), в балку врезают стойку (шпренгель) и устанавливают два подкоса. В большинстве случаев при строительстве небольших загородных домов, эту ферму не нужно рассчитывать, ее элементы принимаются конструктивно из бруса или спаренных досок общим сечением 100×100 — для стоек, 50×100 — для подкосов и 100×150(h) мм — для балки.

рис. 45. Опирание накосных (диагональных) стропильных ног на прогон в центре вальмовой крыши

Опирание диагональной стропильной ноги в коньке зависит от расположения и количества промежуточных опор и конструкции основных наслонных стропил:

при наличии одного прогона посредине крыши диагональную стропильную ногу опирают на консоли прогона (рис. 45). Консоли выпускают сантиметров на 10–15 за подстропильную раму, лишнее потом проще отпилить, чем нарастить недостающее;
при наличии двух прогонов и стропил из досок, на прогоны устанавливается шпренгельная конструкция состоящая из горизонтальной балки и стойки, на которую крепится верх накосных стропил (рис. 46);
при наличии двух прогонов и стропил из брусьев, в коньке к стропилам пришивают прибоину (коротыш доски толщиной не менее 5 см) и опирают на нее накосные стропила.

Низ накосных стропил для посадки на шпренгель, консоль прогона или на прибоину, подрубается в горизонт и крепится гвоздями. При необходимости накосные стропила дополнительно прикрепляют к опорам металлическими хомутами или тугими проволочными скрутками.

Накосные стропила, расположенные в ендовах, подпереть шпренгельной фермой нельзя, так как угол стен, образующий ендову, внутренний, поэтому их подпирают стойками либо, если не позволяет перекрытие, подкосами. В этом случае, в отличие от диагонального стропила вальмы, максимальная нагрузка приходится на нижнюю часть стропильной ноги! Сюда и нужно упирать подкос (рис. 44). Однако угол наклона подкоса опертого низом в лежень получается слишком острым, поэтому подкос либо опирают низом в угол стен, либо ставят два подкоса (один от лежня, другой от угла стен) упирая их верхом друг в друга, либо пренебрегают точкой максимальной нагрузки и ставят один подкос от лежня с углом к горизонту 45–53°. Последний вариант, казалось бы, неправильный — подкос подпирает стропило совсем не там, где нам нужно. Но не будем забывать, что введение под балку третьей опоры, делает ее неразрезной и двухпролетной, что увеличивает ее несущую способность. Так, что установки подкоса по последнему варианту, чаще всего, бывает вполне достаточным для обеспечения несущей способности всей наслонной стропилины удвоенного сечения.

рис. 47. Узлы накосных (диагональных) стропил вальмоваых крыш

Нарожники стыкуют к наслонному стропилу простым запилом — подпиливают верх нарожника в одну плоскость к диагональной стропилине, стыкуют и пришивают 2–3 гвоздями (рис. 47)..

В зависимости от принятой расчетной схемы: распорной или безраспорной, низ диагональных стропильных ног упирается непосредственно в мауэрлат или в балку, уложенную на угол стен, либо опирается на них. В этом смысле накосные стропила ничем не отличаются от обычных стропил. Они, как и обычные стропильные ноги, сделанные с тремя или двумя степенями свободы, могут передавать распор на стены или не передавать его.

Принято считать, что угол наклона диагональной стропильной ноги меняется относительно угла наклона рядовых стропил. Это действительно так, если рассматривать диагональную стропильную ногу как отдельный элемент. Однако если спроецировать ее поочередно на стропила скатов, которые она объединяет, то мы увидим, что углы образуемые проекциями равны углам скатов. Попробуйте нарисовать накосное стропило на чертеже фасада здания и вы убедитесь в этом сами. То, что углы проекций на скаты, равны углам скатов, очень важно понимать при строительстве крыши — отпадают ненужные вопросы.

При необходимости верхняя пласть накосной стропилины, уложенной на ребре крыши, стесывается под углом, а расположенные в ендове — желобком, для укладки на них обрешётки.

Установкой между рядовыми стропилами прибоины из доски толщиной не менее 5 см можно сделать так называемую датскую крышу (рис. 48). При необходимости места креплений прибоины к рядовым стропилам подпирают подкосами (подстропильными ногами), низ которых упирают в лежень или стойку либо вместо рядовых стропил устанавливают усиленную (спаренную) пару стропильных ног. В местах пересечения прибоины со стойкой или двумя стойками ее крепят к ним гвоздевым боем и подпирают коротышами (обрезками досок). Полученную на крыше вертикальную плоскость обшивают погонажным или листовым материалом и, чаще всего, используют для устройства на чердаке естественного освещения и вентиляции: монтируют под коньком окна.

рис. 48. Опирание накосных (диагональных) стропил для устройства Датской крыши

Стропильная система двускатной крыши считается одной из самых простых в чисто конструктивном плане. В ее составе всего лишь несколько элементов, количество которых уменьшается или увеличивается за счет размеров самой кровли. Но при кажущейся простоте сам процесс возведения двускатной крыши требует знания некоторых нюансов, которые влияют на качество конечного результата.

Что собой представляет двускатная крыша

Из названия становится понятным, что конструкция крыши – это два ската, имеющие прямоугольную форму в плоскости. Чаще скаты имеют одинаковые размеры, но существуют так называемые асимметричные конструкции, в которых скаты по габаритам отличаются друг от друга.

При этом скаты установлены друг к другу под определенным углом, который называют наклоном. Линией соприкосновения является коньковый брус, являющийся частью стропильной системы. По-простому его называют коньком, и он является наивысшей точкой крыши.

Боковые плоскости, сформированные скатами, называются фронтонами. Они имеют треугольную форму. После сооружения крыши боковины облицовывают листовыми или панельными материалами: фанера, ОСП, даже доски и прочее.

Что собой представляет стропильная система двускатной крыши

Основой конструкций скатов являются стропильные ноги, они же стропила. Изготавливают их или из пиломатериалов (брусы, доски), или из стального профиля (уголок, швеллер). В частном домостроение применяют древесину. С ней проще работать, плюс пиломатериалы дешевле.

Устройство стропильной системы двускатной крыши – это не только стропила. Кроме них есть еще несколько обязательных элементов. На фото ниже все элементы двускатной кровли показаны. Обозначим их.

Элементы стропильной системы двускатной кровли

Мауэрлат. По сути, это балка, на которую упираются стропилы. Ее назначение – равномерно распределить нагрузки от стропильных ног на стены дома. Если мауэрлат не использовать, то стропила будут давить на стены точечно, то есть в местах установки возникнут большие напряжения, которые приведет к растрескиванию стен.
Стропила, установленные под наклоном.
Конек, он же коньковый брус или прогон. Его задача – сформировать место стыковки стропильных ног. Коньковый брус – необязательный элемент двускатной крыши. Есть конструкции, в которых его не устанавливают. Но об это чуть ниже.
Затяжки. Используются не всегда, а только на висячих стропилах или, если стропильная система устанавливается на широкий дом.
Балки перекрытия, которые формируют потолок в комнате и пол в чердаке.
Одна из балок перекрытия, которую называют лежнем. Она дополнительно выполняет функции основания для опорных стоек, которые поддерживают стропила. Используется не всегда.
Опорные стойки, они же бабки, поддерживающие стропильные ноги. Их устанавливают лишь в том случае, если длина пролета дома составляет не менее 6 м.
Подкосы, они же диагональные подпорки. Их используют лишь в том случае, если опорные стойки не могут обеспечить общую надежность стропильной системы.

Есть еще один элемент, который хорошо виден на фото ниже. Это опорные стойки для конькового прогона. Их устанавливают, если конструкция стропильной системы имеет большой вес. То есть все строение собирается под тяжелый кровельный материал, к примеру, под керамическую черепицу.

Читайте также: