Конструкция кровли с большими пролетами

Требования к пролетам крыши

Максимальный свободный пролет составляет не более 12.2 м.

Максимальное расстояние между стропилами или фермами не более 600 мм

Параметры основных элементов каркаса крыши (собранной по стропильной схеме) зависят от ширины пролетов и расчетной снеговой нагрузки. Стропила могут быть свободно стоящие и поддерживающие нагрузку каркасаперекрытияпотолка чердака. Для удобства назовем их свободное и нагруженное стропило. Их необходимые сечения можно определить потаблице. Значения параметров чердачного перекрытия смотрите втаблице. Все доски для стропил и потолочных балок должны иметь сечение не менее 38Х89 мм. При использовании тяжелой глиняной черепицы и мансардных окон необходимо дополнительное усиление каркаса крыши или брать расчет как нагруженных стропил. Стропила для крыш с уклоном меньше чем 28 градусов (отношение полного пролета к подъему в коньке 1:4) рассчитываются как нагруженные.

Все элементы крыши должны иметь надежные соединения между собой. Стропила и балки чердачного перекрытия должны иметь надежную опору на стену или подстропильный брус (мауэрлат). В верхней части стропила попарно соединяются между собой на коньковой доске. Ширина конька должна быть не меньше длины опоры стропила. Сечение коньковой доски не менее 17,5Х140 мм. Лучше использовать доску большей ширины, чем для стропила. Стропила на коньковой доске крепятся друг против друга без смещения. Угол пересечения стропила и конька, а так же стропила и мауэрлата прямой.

Стропила кмауэрлатной доскеили верхней вязке стены крепятся с помощью выпила на нем. Длина опоры должна быть не менее 38 мм. Для коньковых и ендовных стропил опора не менее 50 мм, причем толщина применяемых для них досок не менее 38 мм.

Угол примыкания укороченных стропил (нарыжников) к коньковым и ендовным стропилам, в проекции на плоскость перекрытия, должен быть 45 градусов.

Стропила должны выходить за границу внешней отделки стен, так чтобы крыша могла надежно защитить внешние стены и окна от атмосферных осадков (400 – 500 мм, для деревянных стен не менее 550 мм). Свешивающиеся концы стропил должны выходить на одинаковые расстояния за край стены и соединяются на торцах, между собой, доской (валик). Доски валика крыши могут соединяться только на торцах стропил.

Минимальнаятолщина доскидля валика 17.5 мм. Практически удобней использовать доски такого же сечения, как и для стропил.

При уклоне крыши 1:3 и более крутом, можно уменьшить расчетный пролет крыши, используя подпорки, бугели и дополнительные подпорки для конька. Сечение досок для дополнительных элементов должно быть не менее чем 38Х89 мм.

Косые распорки можно использовать и при уклоне крыши 1:4 и менее

При уклоне крыши 1:4 и менее можно для передачи нагрузки со стропил на балки перекрытия использовать дополнительные стены. При этом между балок перекрытия под этими стенами устанавливаются сплошные распорки. При передаче полной (расчетной) снеговой нагрузки прогиб балок перекрытия не должен превышать 25 мм.

Если балки перекрытия не являются соединением между противоположными стропилами, то необходимо сделать опору конька при угле крыши 1:3 и менее. При большем угле опору можно не делать при наличии надежного узла соединения в нижней части стропил.

В элементах каркаса крыши можно делать выпилы и отверстия для различных систем и их коммуникаций. Размеры и положение выпилов и отверстий должны соответствовать таким же требованиям, как и для каркаса перекрытия.

Для обрешетки каркаса крыши может использоваться фанера, доски, ДСП и другие материалы. Их толщина зависит от расстояний между стропилами, а при использовании листовых материалов, от опоры кромок на деревянный каркас крыши. Использование листовых материалов, при соблюдении основных правил строительства каркасной крыши, не только улучшает внешний вид крыши, но и значительно усиливает всю конструкцию. Как показала практика, хорошим материалом для обрешетки, могут служить древесностружечные плиты (лучше марки П-3). Можно применять на крыше не шлифованные ДСиП или на фенолформальдегидной основе. К тому же ДСиП более огнестойкий материал, чем доски и фанера.

В таблице приведены минимальные значения толщины обшивки, в зависимости от расстояний между стропилами или фермами:

Пространство на чердаке, между утеплителем и обрешеткой крыши должно хорошо вентилироваться. Это делается для того, чтобы сохранить теплонесущие свойства утеплителя, а также уберечь, от воздействия влажного и теплого воздуха эксплуатируемых помещений, элементы каркаса и кровлю.

Площадь вентиляционных отверстий зависит от площади ковра утеплителя на чердачном перекрытии и должна быть не менее 1/300 от площади утеплителя. Еслиугол наклона крышименее чем 1:6 это соотношение должно быть 1/150. Не больше чем 50% площади вентиляционных отверстий должно находиться в районе конька, и не менее 50% в софите. По всей длине софита вентиляционные отверстия распределяются равномерно. Расстояние между утеплителем и обрешеткой крыши должно быть не менее 75 мм. В конструкциях, где сложно выполнить это правило, необходимо предусмотреть специальные экраны, отделяющие утеплитель от обрешетки.

Люк на чердак должен иметь размер не менее чем 500Х700 мм. Он оборудуется в таком месте, чтобы ближайшее расстояние до стропил по вертикали не было меньше 600 мм. В качестве утеплителя на люке можно использовать пенопласт толщиной 100-150 мм

Для устройства кровли на каркасной крыше можно применять различные материалы. Мы остановимся только на использовании широко применяемого в Северной Америке кровельного материала типа « Shingles », что в переводе значит «дранка». Он может быть деревянный, металлический и т.д. Его лучше всего, для индивидуального, не дорогого домостроения, использовать на битумной основе с крупно — зернистой подсыпкой (типа рубероида). Это технологичный, долговечный и эстетичный кровельный материал. Он уже широко продается и уже начинает производиться в нашей стране. Уклон крыши, при котором его можно использовать, 1:6 и более.

Необходимые для сборки стропильного каркаса крыши гвозди даны в таблице. Правильная сборка соединительных узлов не требует создания дополнительных ветровых связей. Далее будет рассмотрена конструкция наиболее важных узлов каркаса крыши собираемой с использованием стропильной схемы:

Стропила и балки перекрытия могут располагаться, между собой, на разных расстояниях. Расстояние должно быть такое, чтобы через 1.2 м и не более происходило их соединение. Узлы соединения могут быть разные. Они должны, кроме всего, обеспечить достаточно места для утеплителя и пространство для движения воздуха (для вентиляции чердачного помещения).

Стропила и фермы могут иметь опору непосредственно на стены последнего этажа или на мауэрлатную доску установленную на балки перекрытия.

Вторая доска на мауэрлате должна обязательно стоять, так же как на верхней обвязке стен, если опора стропил смещена в сторону от балок перекрытия более чем на 50 мм. Первая доска мауэлрата обязательно прибивается, не менее чем двумя гвоздями (82 мм и более) к каждой балке чердачного перекрытия. Обвязочная доска на балки перекрытия устанавливается обязательно, если балки перекрытия и стропила не связаны напрямую.

В том случае, если шаг стропил и балок перекрытия совпадают, надежней будет двойной узел соединения, с использованием одинарной мауэрлатной доски, а если позволяет заданная толщина утеплителя – с опорой на верхнюю вязку стены.

Каждое стропило крепится к коньку с обратной стороны не менее чем тремя гвоздями 82 мм, или со стороны стропила четырьмя гвоздями не менее 57 мм. Бугель между стропил прибивается к каждому стропилу тремя гвоздями не менее 76 мм. Его положение должно быть горизонтально.

Укороченное стропило (нарожник) должно крепиться к ендовному или коньковому стропилу не менее чем двумя гвоздями 82 мм.

Обрешетка крыши из листового материала крепится к стропилам практически так же, как и обшивка каркаса перекрытия. При креплении листов, между ними необходимо оставлять зазор не менее 2 мм. Если требуется опора для кромок листов обшивки, она изготовляется из досок сечением не менее 38Х38 мм и устанавливается по тем же правилам, как и распорки перекрытия.

При сборке каркаса из ферм, их крепление к верхней вязке стен, выполняется так же, как и балок перекрытия.

Источник

Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

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.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

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

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

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.

Системы с подстропильными балками

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.

Источник