Схемы и виды стропильных систем для крыши

Чтобы решить, какой каркас подойдет для дома, нужно предварительно понять, какие схемы стропильных систем востребованы при строительстве загородных коттеджей. В материале подробно исследуем специфику конструкций, планирования, монтажа. Информация поможет даже на случай, если стропила будут возводиться собственными силами.

Какие задачи возлагаются на стропильную систему

Каркас из стропил — основание для кровли, которое удерживает «пирог» крыши. Если к его монтажу отнестись внимательно, он будет эффективно удерживать утепленную или неутепленную кровлю, защищать строение от атмосферных осадков, других климатических воздействий.

Кровля отвечает за эстетичность объекта. Она помогает оформить дом в определенном стиле. Но, несмотря на красоту, конструкцию нужно проектировать и монтировать так, чтобы сооружение было прочным, надежным, безопасным.

Чтобы этот элемент коттеджа функционировал правильно и выдерживал нагрузки, нужно спланировать верную конфигурацию, а также выдержать определенный угол наклона. Выбрать оптимальные параметры позволяют естественные факторы в виде:

• среднего количества воды, которое выпадает во время осадков;
• скорости и направления ветра в регионе, где будет возведен дом;
• обустройства пространства на верхнем этаже — технология возведения может меняться, если там будет организовано жилое помещение, останется технический этаж или место для термоизоляции;
• подобранного материала, которым планируется накрывать каркас — используются черепица, шифер, железные листы, другой материал.

При планировании кровли нельзя забывать об осадках и порывах ветра, поскольку из-за чрезмерной нагрузки кровельная система может не выдержать и разрушиться. Поэтому в регионах, где выпадает приличное количество снега, нужно возводить крышу с большим уклоном, чтобы снежная масса скатывалась. В местах, где отмечаются порывистые ветры, напротив — устанавливаются конструкции с менее явным уклоном. Это делается, чтобы сильные воздушные потоки не деформировали кровлю.

Из чего состоит стропильная система

От подобранного типа зависит, какие элементы будут применяться при возведении каркаса. Однако основные детали неизменны, среди них:

• Стропильные ноги. Предназначены для формирования ската кровли, несут основную нагрузку.
• Мауэрлат. Брус из дерева, который фиксируется на стенах коттеджа, предназначен для удерживания стропильных ног.
• Конек. Так называется стык в высшей точке каркаса, соединяющий несколько скатов. Конек считается частью крыши, которая фиксируется горизонтально. Он выполняет функцию опоры, потому что поддерживает стропила.
• Обрешетка. Она собирается из реечного бруса, крепится на возведенные стропила. Расстояние между ними сохраняется идентичное. Обрешетка — и есть основа для укрывного материала.
• Укрепляющие детали в виде лежней, прогона, стоек, подкосов, стяжек. Они используются, чтобы увеличить прочность стропильных ног или конька, помогают связать множество изделий, образующих целостную композицию.

Стропильная система, помимо всех своих элементов для строительства, еще и делится на несколько категорий, обозначенных под условия эксплуатации, специфику конструкции. Рассмотрим каждую подробнее.

Чердачное пространство

Специфика конструкции скатной крыши дает возможность организовывать бесчердачное и чердачное место для монтажа коммуникации или хранения имущества. Если говорить о первом варианте, то пространство между домом и кровлей заполняется только утепляющими материалами, воздушным слоем. Способ чаще встречается в постройках с односкатной системой или с несколькими, но установленными под небольшим углом.

При обустройстве чердачного пространства конек имеет большую высоту, что позволяет под ним разместить утепленную жилую зону или неутепленное место для летнего отдыха или хранения вещей. Этот способ используется при организации мансарды или кровли с двумя скатами. Прежде чем выбрать крышу, нужно иметь в виду, что при варианте с высоким коньком, нужно рассчитать ветровые нагрузки.

Наклон скатов

Если вы самостоятельно решили разобраться с проектированием, возведением крыши, посмотрите внимательно на коттеджи, которые стоят по соседству. Если постройки возведены минимум несколько лет назад, успешно справляются с климатическими нагрузками, ветрами, то можно их модель кровли брать в качестве примера. Когда же есть желание оформить постройку оригинально или в определенном стиле, нужно изучить специфику, особенности эксплуатации каждой стропильной системы.

В своих расчетах учитывайте касательные, а также нормативные параметры силы ветров. Чем сильнее наклон угла, тем больше сказываются нормальные силы по сравнению с касательными. И, напротив, при менее крутой крыше большее влияние будет оказывать касательная ветровая нагрузка.

Немаловажной остается снежная нагрузка, актуальная для зимнего периода или северных регионов. Эти показатели лучше учитывать при расчете ветровой нагрузки, поскольку с наветренной стороны она ниже, чем с подветренного ската. Кроме того, на кровле будут участки, где скапливается снег, что повышает нагрузку. Если таких мест слишком много, позаботьтесь об обустройстве дополнительного стропильного ряда.

Поскольку угол ската составляет от 10 до 60 градусов, его нужно выбирать под внешние нагрузки и тип покрытия, который выбран для укладки кровли. Это связано с тем, что строительные материалы имеют разные габариты и вес. От этого будет складываться общая нагрузка. Немаловажным критерием остается восприимчивость кровельных элементов к впитыванию влаги — для большей части материалов нужен уклон, чтобы он не впитывал большое количество воды.

Важный критерий при планировании наклона скатов — рассчитать количество стыков. Чем их меньше, чем лучше герметичность материала, тем более пологим можно оставить уклон. В случае, если планируется укладка черепицы, которая представлена маленькими ламелями, то склон должен быть крутым. Тогда дождевые или снежные осадки не будут застаиваться.

При возведении кровли в качестве строительного накрывающего материала используются следующие элементы: металлическая черепица, профлист, оцинковка, волнистый асбестобетонный или битумноволокнистый лист, черепица из цемента или керамики, рубероид, мягкая кровля. Для каждого изделия существует своя рекомендация наклона, которую заявляет производитель. С этой информацией следует ознакомиться до покупки материала.

Какие конструкции применяются

Поскольку существуют базовые системы, применяемые с учетом расположения стен построек, остановимся на них. Среди них выделяют наслонную, висячую, а также комбинированную, в которой сочетаются особенности каждой системы.

Наслонная система

Она используется преимущественно в коттеджах, где перегородки, расположенные внутри здания, являются несущими. Ее легче монтировать, поскольку опорой считаются уже возведенные перегородки. Кроме того, наслонная система предполагает использование меньшего количества стройматериала.

При установке кровли стропила возводятся на коньковую доску, что считается их опорной точкой. Безраспорная наслонная система возводится в нескольких вариантах:

• Стропила крепятся на коньковую опору, а их нижняя часть — методом врубки к мауэрлату. Дополнительным креплением используются проволока или скоба. Они закрепляют нижний элемент.
• Стропила отрезаются сверху под углом так, чтобы они соединились крепежом. Достичь жесткой сцепки позволяют пластины или скобы из металла. Стропильные ноги фиксируются к мауэрлату.
• Стропила фиксируются жестким защемлением, то есть, верхняя часть стыкуются в замок брусом или деловой доской, которые укладываются горизонтально. Они размещаются параллельно друг другу под углом стропил так, чтобы между ними поместился коньковый прогон.

Поскольку при возведении загородных домов преимущественно применяется наслонная система, остановимся подробнее на специфике монтажных работ:

• На перегородки нужно укладывать гидроизоляцию, для этого подойдет рубероид.
• На гидроизоляционный материал устанавливается мауэрлат. Он крепится анкерными фиксаторами. Используется брус с сечением 120х150, 150х150 мм.
• Стропила на мауэрлате фиксируются скользящим или жестким методом. Чтобы снизить нагрузку, изнутри организуется фиксатор проволочной скруткой, усиливающий конструкцию. Это позволит защитить крышу от сильных ветров.
• Верхняя часть стропил фиксируется любым методом, которые были указаны выше.
• Свес балок обеспечивается с помощью стропильных ног или затяжек, которые выводятся за пределы площади несущих стен. Благодаря такой конструкции при выпадении большого количества осадков кровельная система эффективно справится с отводом жидкости.
• Стропильная система фиксируется подкосами, стойками, прогонами.

Висячая система

Технология применима при укрытии зданий, не имеющих перегородок несущего или капитального типа внутри сооружения, а также, когда дистанция между боковыми перегородками равна шести и более метрам. В этой ситуации каркас полностью укладывается на стены. Это приводит к высокой распорной нагрузке, для снижения которой нужно использовать скрепляющие элементы (ригели, строительные стяжки). Они крепятся на любом участке стропил.

Для висячей технологии подходят стропила из дерева размером 50х200. Однако при высоких нагрузках сечение может быть увеличено. Монтаж конструкции происходит следующим способом:

• Первая задача — уложить на стены мауэрлат. Именно на него следующим шагом будут крепиться стропила в нижней части. В верхней фиксируются любым способом. Чтобы упростить монтаж стропил, пары собираются на земле, только после этого поднимаются на сооружение.
• Собирается коньковый прогон. Он используется, чтобы связать отдельные стропильные пары наверху. Монтируя прогон, уделяйте внимание расстоянию шага. Если не учесть это, конструкция крыши будет слабее, может не справиться с нагрузками.
• Крепление стягивающих досок. Чтобы обеспечить жесткость, они крепятся сразу с нескольких сторон и также фиксируются к мауэрлату с помощью уголков с перфорацией.
• Определение мест соединения стропильной системы. Его можно временно выполнить гвоздями, однако после их обязательно нужно жестко зафиксировать с помощью болтов, металлических пластин.
• Дополнительное укрепление несущих стен за счет стоек, откосов. Это нужно, если от одной перегородки до другой есть расстояние около 10 метров.

Какими бывают крыши и стропильные системы

Кровля в разных проектах может быть с одним или двумя скатами. Каждая система при этом будет иметь собственный каркас. Подбирая конструкцию крыши, нужно изначально изучить, какими они бывают с учетом условий, а также архитектурной специфики:

• односкатные;
• плоские;
• двухскатные;
• вальмовые;
• полувальмовые;
• многощипцовые;
• шатровые;
• ломаные, с мансардой.

Односкатная крыша

Особенность конструкции понятна уже исходя из наименования — это одиночный скат, располагаемый под углом. Он размещается только на несущие перегородки, если постройка имеет небольшие габариты и возведена из кирпича. Если от фасада до задней части постройки 6 и более метров, то устанавливаются дополнительные подборные стойки.

Так как давление на односкатный каркас невысокое, он может собираться из деревянных жердей. Однако этот вариант эффективен только в ситуациях, когда постройка имеет несущие стены, собранные из кирпича. Деревянная крыша конструктивно собирается из:

• подкоса — поддерживает стропила;
• подпорных стоек, выступающих в качестве опорного элемента для стропил;
• стропильных ног;
• конькового прогона, фиксирующего стропильные ноги;
• леженя — соединяет стойки и подкосы;
• мауэрлата — на него крепятся стропила.

Односкатные конструкции могут быть любой сложности, однако на это влияет дистанция между несущими перегородками. Чем она больше, тем длиннее используются стропила. Такие конструкции используются преимущественно при обустройстве хозяйственных построек на дачном или загородном участке. Они отличаются легким монтажом, а также небольшим расходом стройматериалов — здесь нужно меньше бруса и крепежа. Среди недостатков — небольшая покрываемая площадь.

Чтобы конструкция выдерживала потенциальные статичные и климатические нагрузки, нужно подобрать уклон. Он формируется с учетом стройматериала, которым будет укрываться дом. Так, для профнастила минимальный наклон ската должен составлять 20 градусов, рубероида — 3÷4, металлочерепицы — 25, шифера из асбеста 20÷35, керамической или бетонной черепицы — 25, шифера класса евро — 5, битумной черепицы — 11.

Как рассчитать параметры стропильной конструкции

Определив минимальный угол, который сохраняется при монтаже системы, нужно решить, какой делать фронтонную часть. Это можно рассчитать, используя формулу: Lbc = Lсд × tgA, где Lbc — дистанция между передней и задней стеной, tgA — тангенс угла наклона. Получив эти данные, вычисляется длина стропил. Для этого существуют формулы: Lс = Lbc / sinA или Lс = √( Lсд² + Lbc²).

Чтобы было легче определить нужные параметры, расчеты можно проводить в любом онлайн-калькуляторе, который работает с требуемые значениями.

Двускатная крыша

Используются чаще при обустройстве одноэтажных домов. Кровельная система подходит постройкам, выдержанным в разной стилистике. Они также подходят при возведении чердачной или мансардной зоны, актуальны при формировании воздушной прослойки для поддержания комфортной температуры внутри дома.

Для возведения двускатных конструкций применяют наслонную или висячую стропильную систему. Они выстраиваются по технологии с балками из древесины или перекрытиями из железобетона. Если используется железобетонный материал, то в качестве дополнения укладывается утеплитель. Стропильные элементы в этой конфигурации опираются на несущие стены идентичной высоты.

Однако также есть другой вариант, где стропильную систему формируют так, что одна плоскость отличается большим углом. Такой метод чаще используется в регионах, где выпадает большое количество осадков. Увеличенный уклон позволит воде и снегу сходить быстрее.

В качестве оформления двускатной крыши применяют доску и кирпич. Второй способ позволяет сделать фронтон своеобразным продолжением стены.

В случае организации жилого пространства на верхнем этаже, нужно внимательно отнестись к расположению подпор, поскольку их количество снижается из-за образовавшихся комнат. Чтобы основание сделать прочным, используются специальные затяжные механизмы, которые монтируются в верхней части стропил. Нижняя часть укрепляется подпорными стойками.

Вальмовая и полувальмовая крыша

Крыша с четырьмя скатами, где фронтальные части формируются в виде треугольников. Отсюда и название способа — вальма, то есть стык с трапецией происходит под высчитанным углом.

Несмотря на идентичность вальмовых и полувальмовых стропильных систем, они различаются расположением ската, их длиной. Если в ситуации с вальмовой системой он размещается от конька до карниза, то в варианте с полувальмовой — нижняя часть не доходит до линии карниза.

При строительстве стропильного каркаса для трапециевидной крыши, опорой служат несущие стены дома. Треугольный участок крепится на короткие боковые перегородки. Для повышения прочности стропила устанавливаются по диагонали. Они соединяют верхнюю часть с углами постройки.

Обе конструкции также возводятся с чердаком. Если сформировать небольшой наклон, подкрышный участок нужно дополнительно утеплить, иначе тепло из дома будет выветриваться. Однако система слабо подготовлена для организации жилой зоны из-за нехватки места. Чаще площадь используется в качестве небольшого чердака.

Вальмовые и полувальмовые конструкции обычно возводятся под уклоном 10÷12 градусов, если чердак не предусмотрен, и 25÷30, если планируется небольшое чердачное пространство. Чтобы накрыть такую крышу, применяются штучные кровельные изделия или черепица из битума. Использование металлической черепицы или профильного настила невыгодно из-за обрезков, которые невозможно применить.

Шатровая крыша

Она собирается из четырех скатов в форме равнобедренных треугольников, где верхние углы сводятся к одной точке по центру дома. Например, шатровым типом постройки можно считать пирамиды. Однако допускается, что в ней будет больше 4 сторон. Здесь ребро образуется с помощью диагональных стропил. Они крепятся по углам несущей стены. Благодаря конструкции такие крыши способны выдержать большую нагрузку, поэтому преимущественно используются в областях, где выпадает много осадков и присутствуют сильные ветры.

Чтобы укрыть шатровую крышу, чаще используют мягкую битумную декоративную кровлю, из-за практичности и экономичности. Это также позволит добиться наименьшего количества отходов. Используя разные углы при расположении скатов, можно сохранить место для расположения чердачного помещения. Однако, несмотря на достоинства технологии, она отличается сложным монтажом. Поэтому от такой крыши во время строительства часто отказываются.

Ломаная крыша

Их еще называют мансардными из-за специфики сборки стропильной системы. Хороший вариант, если нужно организовать чердак или жилое пространство. Форма строения оптимальна, чтобы расположить зону отдыха с комнатами правильной формы. Оба ската собираются из двух плоскостей: верхняя имеет меньший угол наклона, боковая отличается увеличенным углом.

Скаты верхней части формируют конструкцию крыши, боковой — отвечают за формирование кровли, но также выполняют роль стен для будущих комнат. Поскольку ломаная крыша имеет сложную сборку, отметим особенности процесса монтажа:

• Нижняя часть стропил ставится на балочное перекрытие, прогон или мауэрлат, которые фиксируются на бетонную стену. Чтобы увеличить жесткость элементов, они также крепятся с внутренней части перегородок проволочной скруткой.
• Верхняя часть крепится на прогон под наклоном.
• Стропильные ноги сверху фиксируются на прогон нижней частью, а на конек — верхней.
• Средняя часть прогона монтируется между собой за счет потолочной балки, которая перекрывает мансарду.
• Верхние стропы могут устанавливаться висячим или наклонным способом. Они используются, чтобы сформировать структуру крыши и конек.
• Наклон стропил подбирается персонально, так как учитывается, как будет использоваться пространство. Однако считается оптимальным поддерживать угол 120 градусов на коньке, 125-130 градусов на нижних стропилах.
• Обрешетку можно монтировать сплошным и разреженным методом. На это влияет только особенность кровельных стройматериалов. При заказе кровли нужно также учитывать ее теплопроводные качества, а также особенности эксплуатации — второй этаж будет утепленным или отапливаемым.
• Перед укладкой кровли конструкцию рекомендуется накрыть гидроизоляцией, защищающей от климатических осадков.

Мансардные формы кровли встречаются утепленного и холодного типа. В первом случае они предназначены для частных домов с регулярным проживанием, во втором — они используются при строительстве летнего дачного коттеджа.

Многоскатная крыша

Наиболее сложная конструкция из представленных, поскольку в ней совмещаются сразу несколько каркасов крыш. Частые сочетания — двускатная с односкатной, шатровая с вальмовой или полувальмовой. Такие сооружения подбираются персонально для зданий, которые имеют сложную форму, а также нетипичную внутреннюю планировку.

Такая кровля чаще встречается в строениях, которые имеют Т- или Г-образную форму, а также другими конфигурациями с дополнительной отделкой оконных блоков, балконов или мансарды. Чтобы такой дом было легче накрыть, используется сразу несколько простых фигур в виде прямоугольников, треугольников или трапеции.

Однако при монтаже важно «поделить» дом на несколько участков, отметив основной сектор крыши и вспомогательный, который будет пристраиваться. В конфигурации коньковый прогон с каждой пристройки стыкуется с основной стропильной системой.

Поскольку она объединяет несколько стропильных конструкций, при разработке проекта дома нужно предварительно рассчитать, какой тип кровли будет оптимальным. От этого зависит также выбор кровельного материала.

Какую конструкцию крыши выбрать для своего дома

Односкатные, двускатные, вальмовые, полувальмовые, шатровые и ломаные конструкции подходят для обустройства деревянного или кирпичного дома. Кроме того, в качестве строительного материала могут также использоваться изделия в виде бетонных блоков, металла. Чтобы решить, какая стропильная система подойдет для вашего здания, нужно решить следующие задачи:

• Решить, что будет на верхнем этаже — чердак или зона отдыха. Если подходит второй вариант, то предпочтительнее двускатная или ломаная конструкция. Однако допускается возвести вальмовую или односкатную крышу.
• Выбрать наслонную или висячую систему. На это влияет планировка сооружения, наличие каркаса в здании.
• Важно разобраться и в количестве секторов, которые будут на крыше. При организации нескольких, нужно определить тип кровли для каждой. Кроме того, проработайте следующие вопросы:
• Выберите стройматериал для строительства, поскольку от этого зависит, какие форма и конструкция будут у крыши.
• При планировании учтите климат региона, где возводится строение. При высокой ветровой и снеговой нагрузке нужно рассчитать дополнительное укрепление.
• Правильно рассчитайте позиционирование сооружения относительно розы ветров. Наиболее продуваемую сторону лучше дополнительно утеплить и усилить.
• Рассчитайте бюджет. От финансовых возможностей зависит, какой тип крыши можно установить, какие будут использоваться кровельные материалы. С учетом этих критериев можно планировать конструкцию кровли.

При отсутствии опыта возведения стропильных систем обратитесь к строителям, которые работали с разными проектами и смогут выбрать конфигурацию, отталкиваясь от особенностей климата, эксплуатации. Если вы предпочитаете ремонт собственными силами, используйте онлайн-калькуляторы для расчета нагрузки, чтобы не допустить провисания или обрушения под воздействием осадков. Предварительное планирование также поможет выбрать пиломатериал, который понадобится для возведения каркаса, и определить, какое сечение должно быть у бревен и досок.