Установка стропил двухскатной крыши своими руками: пошаговая инструкция

Возведение крыши – один из наиболее ответственных этапов строительства. От надежности «зонтика» сверху, от его устойчивости к атмосферным осадкам и любым внешним воздействиям, напрямую зависит долговечность самого здания и уровень комфорта проживания в нем.

Изо всего разнообразия конструкций крыш, двускатную можно отнести к числу наиболее популярных, просто в силу относительной простоты ее возведения. Однако, и за этой «простотой» кроется масса различных нюансов, необходимость проведения определенных расчетов и следования технологическим правилам. Тем не менее, настоящая публикация имеет главную задачу: показать, что установка стропил двухскатной крыши своими руками – задача вполне выполнимая, даже для начинающего строителя.

Давайте вместе пройдем все этапы процесса установки стропил для такой крыши, от основ предварительного проектирования до примера практического воплощения.

Общее устройство двускатной крыши

Основные понятия

Принцип устройства двускатной крыши понятен уже из названия. Ее характеризует наличие двух скатов кровли, в подавляющем числе случаев являющихся симметричными относительно линии конька. С обеих торцевых сторон расположены треугольные фронтоны.

Именно эта схема отличается относительной простотой расчета и монтажа. Она чрезвычайно надежна (при правильном строительстве), обеспечивает равномерное распределение нагрузок на стены здания, обладая при этом отменным эксплуатационным запасом прочности. Вместе с тем, смотрится такая крыша, даже безо всяких изысков, очень симпатично, подходит для практически всех типов кровельного покрытия, а ее скатам могут придаваться любые углы крутизны (естественно, в разумных пределах).

Видимым недостатком такой крыши является наличие «глухих» зон в чердачном помещении, в нижней части скатов.

Иногда архитекторы стараются внести некоторое разнообразие в конструкцию двускатных крыш. Так, например, одним из приемов является создание подчеркнутой асимметрии скатов, причём, как по их крутизне, так и по длине от конька до карнизного свеса.

Цены на крепления для стропил

Подобный подход открывает дополнительные возможности полезного использования чердачного помещения. Правда, самостоятельно правильно спроектировать и смонтировать такую двускатную крышу для неподготовленного человека – задача из разряда практически невыполнимых, поэтому в нашей статье такая конструкция рассматриваться далее не будет.

С определённой долей условности к двускатным относят крыши с ломаными плоскостями скатов.

Впрочем, и такие конструкции имеют особенности в проектировании и проведении монтажа. Стропильные системы подобного типа заслуживают отдельного подробного рассмотрения.

Мансардная ломаная крыша – отличное решение для жилого чердака

Чтобы соорудить надежную стропильную систему такого типа, необходимо будет провести ряд расчетов, тщательно изучить последовательность проведения работ, используемые технологические приемы. Обо всем этом подробно – в специальной публикации нашего портала «Мансардная крыша своими руками».

Элементы конструкции стропильной системы двускатной крыши

Чтобы дальше можно было, как говорится, «общаться на одном языке», необходимо рассмотреть, из каких же основных деталей и узлов складывается общая конструкция двускатной крыши. Внимание на схему:

Сразу оговоримся, что данная схема, безусловно, не может отразить всего возможного разнообразия конструкций стопильных систем, но основные детали и узлы на ней показаны достаточно понятно.

1 – мауэрлат. Это доска или брус, которые жестко крепятся по верхнему торцу внешних несущих стен здания. Его предназначение – равномерное распределение нагрузки от всей системы крыши на стены дома, создание условий для надежного крепления стропильных ног в их нижней точке опоры.

2 – стропильные ноги, устанавливаемые попарно. Они становятся основными несущими деталями всей системы крыши – именно стропила задают крутизну скатов, будут основой для крепления обрешетки, кровельного покрытия, а если крыша планируется утеплённой – то еще и всего термоизоляционного «пирога».

Для изготовления стропильных ног применяются качественные доски или брус, можно использовать и кругляк. Про сечение пиломатериала, которое будет достаточным для гарантированного выдерживания всех возможных нагрузок – будет рассказано ниже.

Стропила могут заканчиваться на мауэрлате, но чаще выходят за пределы периметра стен дома, формируя карнизный свес. Впрочем, для этого могут применяться и более легкие детали – так называемые «кобылки», которыми наращивают стропильные ноги на необходимую ширину свеса.

3 – коньковый прогон. Это может быть брус, доска или даже составная конструкция. Прогон проходит по всей линии конька и служит для надежного соединения верхних точек парных стропильных ног, связи всех стропильных пар с целью придания общей жесткости всей конструкции крыши. В различных вариантах крыш этот прогон может жёстко опираться на стойи, либо увязываться только с узлом соединения стропильных ног.

4 – затяжки (схватки, ригели). Горизонтальные детали усиления системы, дополнительно связывающие парные стропильные ноги между собой. Может применяться несколько затяжек, расположенных на разной высоте.

5 – балки перекрытия, которые будут служить основой для монтажа пола в чердачном помещении и потолка со стороны комнаты.

6 – а эта балка одновременно выполняет роль лежня. Это брус, проходящий по всей длине крыши, который является опорой для установки дополнительных деталей усиления стропильной системы.  Лежень может устанавливаться так, как показано на рисунке (по типу балки перекрытия), либо жестко укладываться на капитальную перегородку внутри здания.

7 – стойки (бабки) – дополнительные вертикальные опоры стропильных ног, предотвращающие их прогиб под действием внешних нагрузок. Стойки вверху могут упираться в сами стропила, либо в дополнительный прогон, продольно связывающий стропильные ноги на определённой высоте.

8 – подкосы. Нередко при большой длине стропильных ног их несущей способности недостаточно, и усиление только стойками не обеспечивает необходимую прочность. В этих случаях применяются диагональные усиливающие элементы, опирающиеся снизу на лежень, создающие дополнительную точку опоры для стропила. Количество подкосов и место их установки могут варьироваться в крышах различной степени сложности.

Некоторые различия висячей и наслонной системы двускатной крыши

Двускатные крыши можно разделить на два типа конструкций – с наслонными и висячими стропилами. Кроме того, широко применяются комбинированные системы, в которых объединены оба принципа построения. В чем же принципиальная разница?

Наслонная система стропил

Эта конструкция стропильной системы характеризуется наличием опоры на внутреннюю капитальную перегородку в здании. По верхнему торцу этой перегородки монтируется лежень, на которые опираются стоки, поддерживающие коньковый прогон. Таким образом, стропильные ноги «наслонены» на вертикальную опору, что делает всю систему максимально прочной.

Подобная схема является наиболее популярной из-за своей надежности и относительной простоты в исполнении. Если имеется возможность создать дополнительную точку опоры по центру, то почему бы и не воспользоваться этим? Правда, если на чердаке планируется размещение жилого помещения, то вертикальные стойки иногда могут стать помехой. Впрочем, их наличие тоже иногда «обыгрывают», используя, например, для монтажа внутренней легкой перегородки.

В зависимости от количества и размещения внутренних перегородок, конструкция наслонной стропильной системы может варьироваться. Некоторые примеры показаны на иллюстрации ниже:

На фрагменте «а» показан самый простой вариант, который, кстати, на небольших длинах стропил (до 5 метров) может даже не иметь показанных подкосов – достаточно ряда центральных стоек под коньковым прогоном

С увеличением ширины здания система, естественно, усложняется, и появляются дополнительные упрочняющие элементы – затяжки и подкосы (фрагмент «б»).

Фрагмент «в» наглядно демонстрирует, что внутренняя капитальная стена не обязательно должна располагаться ровно по центру, под коньком. Вполне возможен и такой вариант, как показан на иллюстрации, но с условием, что смещение лежня относительно конька не превысит одного метра.

Наконец, фрагмент «г» показывает, как может опираться система стропил в здании большого размера, но имеющим две капитальные перегородки внутри. Расстояние между такими параллельными лежнями может доходить до трети ширины здания.

Система с висячими стропилами

Графически эту схему крыши можно изобразить примерно так:

Сразу бросается в глаза, что стропила опираются только на мауэрлат в нижней части, а затем соединяются между собой на коньке. Дополнительная опора по центру отсутствует, то есть стропильные ноги как бы «висят», что предопределяет и название такой системы. Эта особенность накладывает определенные ограничения на применение висячих стропил – обычно такая схема практикуется при расстоянии между несущими стенами, на которые закреплен мауэрлат, не более 7 метров. Устанавливаемые затяжки лишь частично снимают нагрузку с внешних стен.

На иллюстрации ниже показано несколько вариантов висячей системы. Впрочем, некоторые из них уже, скорее, могут быть отнесены к комбинированным.

Фрагмент «д» — висячие стропила связаны между собой стяжкой на уровне мауэрлата либо закреплены на мощной балке перекрытия, образуя с ней треугольник. Других усиливающих деталей нет. Подобная схема допустима при расстоянии между стенами до 6 метров.

Вариант «ж» — для такого же по размерам дома (до 6 метров). Затяжка (ригель) в этом случае смещена вверх, и нередко используется для подшивки потолка чердачного помещения.

Варианты «е» и «з» рассчитаны на пролёт между стенами до 9 метров. Могут применяться несколько затяжек (или верхняя затяжка в сочетании с нижней балкой перекрытия). Другой подход – установка стоек под коньковым прогоном, по аналогии с наслонной системой. Только в качестве нижней точки опоры используется не лежень на капитальной перегородке, а стойки опираются на затяжку или балку перекрытия. Назвать такой вариант чисто «висячим» — уже сложно, так как здесь – явно комбинация деталей из обеих конструкций.

В еще большей степени такое комбинирование двух схем выражено в варианте «и», который рассчитан на большие пролёты, от 9 до 14 метров. Здесь, помимо стойки-бабки, задействованы еще и диагональные подкосы. Нередко такие фермы вообще собираются на земле, а только потом поднимаются и устанавливаются на место, связываются между собой, формируя тем самым весь каркас крыши.

Итак, при подготовке к строительству двускатной крыши необходимо изучить принципы устройства той или иной системы, оценить их преимущества и недостатки, выбрать оптимальную для своих условий и составить графическую рабочую схему. Она понадобится и при приобретении необходимого материала, и для производства самих монтажных работ. Однако, составление чережа все же должно предваряться некоторыми расчетами.

Расчет базовых параметров стропильной системы двускатной крыши

Давайте еще раз взглянем на принципиальную схему устройства двускатной крыши, чтобы выделить те параметры, которые необходимо будет рассчитать.

Итак, в процессе расчета нам потребуется определиться со следующими величинами.

Исходные данные – это длина стороны дома по фронтонной части (выделено голубым – F), и длина дома по коньку (фиолетовый цвет – D). Предполагается, что хозяева уже заранее определились с типом кровельного покрытия – так как здесь будут определенные ограничения по крутизне скатов кровли. (угол а).

Предстоит рассчитать:

• Высоту конька над плоскостью мауэрлата (Н – зеленый цвет), или, наоборот, определиться с углом ската, отталкиваясь от запланированной высоты конька.
• Длину стропильной ноги (синий цвет – L), а при необходимости – и удлинение стропила для формирования карнизного свеса необходимой ширины (l).
• Рассчитать суммарные нагрузки, выпадающие на стропильную систему, чтобы определить оптимальное сечение пиломатериала для изготовления стропил, шаг их установки (красный цвет – S) и допустимую длину пролетов между точками опоры. Все эти параметры – тесно взаимосвязаны между собой.
• Когда на руках будут эти рассчитанные значения, уже несложно составить графическую схему, определить необходимость и оптимальное расположение элементов усиления, просчитать количество материала для их изготовления.

Цены на бензопилу

Рассчитываем крутизну ската и высоту конька

Угол крутизны скатов может определяться хозяевами по различным критериям оценки:

• Из чисто эстетических соображений – когда «во главу угла» становится внешний вид строения. Многим нравятся крыши с высоким коньком, но при этом нельзя забывать, что на такую кровлю резко возрастает ветровая нагрузка. Да и материалов для изготовления высокой крыши пойдет неизмеримо больше. Вместе с тем, на крутых скатах почти до нуля снижается снеговая нагрузка – не исключено, что для «снежных» регионов этот параметр оценки может стать определяющим.
• Из соображений полезного использования чердачного помещения. При двускатной схеме крыши, чтобы добиться максимальной площади мансарды, приходится возводить скаты с очень большой крутизной, то есть с теми же последствиями, о которых сказано выше.

• Наконец, может быть и совершенно противоположный подход – из соображений экономии сделать конструкцию крыши с минимальной высотой в коньке. Но в этом случае придется ориентироваться на минимально допустимые углы уклона для конкретного типа кровельного покрытия. Уменьшать крутизну ниже рекомендованным производителем показателей – это «закладывать бомбу» в свою крышу, причем и из соображений ее прочности и долговечности, и с позиций гидроизоляционных качеств покрытия.

Рассчитать высоту конька над плоскостью перекрытия (мауэрлата) – несложно. В основе подавляющего большинства узлов любой кровельной системы лежит треугольник, который, в свою очередь, подчиняется строгим геометрическим (точнее – тригонометрическим) законам.

Итак, в нашем случае известна ширина крыши по фронтонной линии. Если крыша симметрична, то конек разместится ровно посередине, и для расчетов можно просто ширину F разделить на два (основание треугольника f = F/2). При несимметричных скатах придется спроецировать вершину конька на линию F, и промерить расстояния f1 и f2 от нее до края треугольника (до мауэрлата) с каждой из сторон. Естественно, что в таком случае и уклон скатов будет различным.

Далее –  просто пользуемся формулой:

Н = f × tg a

Чтобы не заставлять читателя искать значения тангенсов и проводить расчеты вручную, ниже размещен калькулятор, в котором уже внесены необходимые табличные величины.

Калькулятор зависимости высоты конька крыши от крутизны ската

Перейти к расчётам

Кстати, калькулятор позволит решить и прямую, и обратную задачи. Например, если необходимо отталкиваться от планируемой высоты кровли в коньке, можно, введя один раз для начала длину основания треугольника f, затем изменять угол наклона ската кровли (градация изменения в калькуляторе – в 1 градус), чтобы быстро прийти к нужному значению. Это займет буквально несколько секунд.

Рассчитываем длину стропильной ноги

Чтобы рассчитать длину стропильной ноги, которая в данном случае является гипотенузой прямоугольного треугольника (с катетами f и H), проще всего применить всем известную теорему Пифагора.

L = √ (f ²+ Н²)

Калькулятор расчета рабочей длины стропильной ноги двускатной крыши

Данный результат дал нам «рабочую» длину стропильной ноги. Если планируется еще за счет стропила сразу сформировать карнизный свес, то необходимо сделать прибавку к длине – l. По законам тригонометрии такой «довесок» будет равен:

l = K / cos a

К – панируемая ширина карнизного свеса, от стены дома до края (по горизонтали).

а – угол крутизна ската кровли.

Если даже карнизный свес будет формироваться за счет «кобылок», то расчет поможет определиться с необходимой рабочей длиной этих деталей конструкции. Расчет проще провести с помощью нашего калькулятора:

Калькулятор расчета удлинения стропильной ноги для формирования карнизного свеса.

На небольших углах уклона кровли такое удлинение будет весьма незначительно отличаться от планируемой ширины карнизного свеса. Однако, по мере роста крутизны, удлинение стропила начинает быстро увеличиваться, так что игнорировать эту величину – нельзя.

Останется только просуммировать полученные значения и получить общую длину заготовки для изготовления стропила. Безусловно, она берется с небольшим запасом, примерно 200÷250 мм – на точную подрезку уже после установки и закрепления стропильной ноги на место.

Можно сразу же оценить – имеются ли в продаже заготовки (пиломатериал) необходимой длины. На крышах большого размера иногда приходится прибегать к сращиванию стропил по длине.

Расчет нагрузок на стропильную систему, определение сечения стропил и шага их установки

Переходим к самому сложному этапу расчетов. Необходимо оценить, какие суммарные нагрузки будут выпадать на конструкцию крыши, как их оптимально распределить по длине несущих элементов, варьируя шаг установки стропильных ног. Исходя из этого, можно будет подобрать необходимый материал, который обеспечит стабильность конструкции, без переломов или деформаций, определиться с деталями усиления, то есть расставить на схеме дополнительные точки опоры, уменьшающие свободный пролет стропильной ноги.

На стропильную систему в целом будут прилагаться следующие основные типы нагрузок:

• Вес самой стропильной системы и кровельного покрытия, а если предусматривается термоизоляция – то еще и «утеплительного пирога».
• Нагрузки, вызываемые снежными наносами на поверхность кровли.
• Ветровые нагрузки.

Существуют, безусловно, и иные типы нагрузок, причем, многие из которых заранее сложно предугадать – техногенные или стихийные катаклизмы, сейсмические толчки и другое. Но чтобы снизить вероятность разрушения конструкции от подобных явлений «непреодолимой силы», в нее заранее закладывается определенный эксплуатационный запас прочности.

Теперь – рассмотрим нагрузки по порядку.

• Любое кровельное покрытие обладает собственной удельной массой, требует той или иной обрешетки или определенных особенностей конструкции крыши. В калькулятор расчёта, который будет предложен читателям ниже, уже занесены средние значения удельной весовой нагрузки от наиболее часто применяемых типов кровельных покрытий. На всякий случай, в этот показатель включено и утепление скатов кровли.
• Снеговая нагрузка зависит от двух величин. Во-первых, это рассчитанная по итогам многолетних наблюдений удельная масса снежного покрова, характерная для конкретной местности. По этому параметру всю территорию России можно условно разделить на несколько зон, которые обозначены на расположенной ниже карте-схеме:

Второй параметр, оказывающий влияние на снеговую нагрузку – это крутизна ската кровли. Чем больше угол, тем меньшее давление будут оказывать снежные массы, а на скатах круче 60 градусов – снег и вовсе не станет задерживаться.

Цены на металлочерепицу

• Ветровая нагрузка. С ней несколько сложнее, так как приходится принимать в расчет больше исходных параметров. Для упрощённого алгоритма вычислений, реализованном в калькуляторе, необходимо знать:

— Угол уклона скатов кровли (чем он больше, тем выше «парусность» крыши).

— Среднюю величину ветрового давления, аналогично определенную по результатам многолетних метеорологических наблюдений для данного региона. Определить свою зону по этому параметру можно также по соответствующей карте-схеме.

— Имеет важное значение высота строящегося здания, от поверхности земли до уровня конька.

— Оценивается наличие и удаленность естественных и искусственных преград для ветра. Критерии такой оценки хорошо показаны и описаны в соответствующем поле калькулятора.

Правда, здесь важно учесть еще одно правило: преграды могут приниматься в расчет, если их удаление от рассчитываемого здания не превышает величины 30×Н, где Н в данном случае – это высота дома от земли до конька. Например, для здания высотой в 8 метров принимаемые в расчет преграды должны находиться в пределах круга радиусом 240 метров. Если они расположены дальше, то это уже будет считаться «голой» местностью.

Программа калькулятора учтет все указанные пользователем данные, внесет соответствующие поправки, просчитает нагрузки и заложит необходимый эксплуатационный запас прочности.

Но если просто просуммировать нагрузки, то эта величина не слишком удобна для дальнейших действий, поэтому лучше оперировать показателем распределённой нагрузки. Она рассчитывается на погонный метр стропильной ноги, и напрямую зависит уже от шага установки стропил.

Таким образом, варьируя значение шага установки стропильных ног, можно пронаблюдать, как меняется распределённая нагрузка, и остановиться на оптимальном значении. А уже эта величина позволит войти в таблицу, чтобы определиться с сечением доски, бруса или кругляка, и с допустимой величиной свободного пролета между точками опоры.

Калькулятор расчета распределённой нагрузки на стропильные ноги

Перейти к расчётам

С полученным значением входим в таблицу и определяем сечение доски для изготовления стропила.

Например, выданное калькулятором значение равно 92 килограмм на погонный метр. Ближайшее в большую сторону значение в таблице – 100 кг, значит, работаем с этим столбиком.

Планируется устанавливать стропила так, что их пролет между точками опоры будет доходить до 4,5 метров. Находим в выбранном столбце пересечение с этим значением.

А теперь можно выписывать из правой части таблицы все размеры допустимого пиломатериала, который гарантировано выдержит такую нагрузку. В данном примере это доска 40×200; 50×190; 60×180; 80×160; 100×140, а также бревно диаметром 120 мм.

Можно в режиме планирования попробовать изменять величину свободного пролета, пока еще виртуально устанавливая дополнительные точки опоры (подкосы или бабки), чтобы посмотреть, какой материал будет более выгодным.

На этом раздел статьи, посвящённый проведению самостоятельных расчетов, будем заканчивать – пора переходить к рассмотрению практического примера создания стропильной системы двускатной крыши. Но все же — несколько слов напоследок.

Алгоритмы расчета и проектирования стропильной системы, безусловно, упрощены, и их допустимо применять при не слишком масштабном строительстве. Если же возводится полноценный жилой особняк, то никак не обойтись без профессионального архитектурного проектирования как самого здания, так и конструкции его крыши в частности.

Узнайте, как провести расчеты параметров стропильной системы односкатной крыши, в специальной статье нашего портала.

Пример установки стропил двускатной крыши — пошагово

Работа над конструкцией крыши всегда – достаточно трудоемкая и сложная, так как большинство операций приходится проводить в весьма неудобных условиях на высоте. Как правило, она требует привлечения помощников. Но тем и интересен рассматриваемый ниже пример, что мастер, используя определенные технологические приемы, всю работу проводит полностью самостоятельно.

Для начала – проект будущей стропильной системы, составленный после проведения необходимых расчетов. Он выполнен с использованием доступного приложения «SketchUp», найти которое и освоить несложно даже начинающему.

Дом с полумансардой, то есть второй этаж более чем наполовину выведен из стеновых газосиликатных блоков, и лишь верхнюю треть боковых  стен и потолок будет замещать конструкция крыши. Фронтоны – полностью выкладываются из газосиликатных блоков. По центру помещения второго мансардного этажа расположена капитальная перегородка, делящая его надвое, причем эта перегородка на три ряда блочной кладки выше боковых стен. Такое решение позволяет получить вместительную мансарду даже при относительно небольшой крутизне скатов кровли.

А наличие центральной капитальной перегородки дает возможность применить более простую в монтаже схему наслоннных стропил.

Таблица — иллюстрированная инструкция по монтажу стропил двускатной крыши

Все картинки в таблице-инструкции – кликабельные, то есть увеличиваются при клике мышкой.

Надеемся, что после изучения этой подробной пошаговой инструкции у читателей сложились ответы на многие стоящие перед неопытным строителем вопросы. Безусловно, такой способ установки стропил – всего лишь один из множества, но он выглядит достаточно простым для самостоятельного исполнения. Ну а для расширения объема полученной информации, предлагаем просмотреть еще несколько видео сюжетов на эту тему.

Видео: Монтаж стропильной двухскатной системы под металлочерепичную кровлю

 Видео: Несколько полезных технологических рекомендация по точной установке стропильных ног