Виды и схемы стропильных систем: обзор и рекомендации для монтажа

Проектируя любое жилое строение, архитекторы особое внимание уделяют крыше, так как она выполняет не одну, а сразу несколько функций, в зависимости от ее конструктивных особенностей. Нужно сказать, что далеко не всех будущих домовладельцев удовлетворяет обычная двухскатная крыша, хотя ее можно назвать самой надежной, так как она имеет всего две скатные плоскости и один стык между ними. Многих привлекают более сложные конструкции, которые добавляют строению особую привлекательность и оригинальность. Другие, более практичные домовладельцы, предпочитают мансардные конструкции, которые одновременно способны выполнять роль кровли и второго этажа.

Виды и схемы стропильных систем

Основой любой крыши является индивидуальная стропильная система, имеющая свои конструктивные особенности. Сделать выбор нужного каркаса крыши будет значительно проще, если заранее разобраться какие же виды и схемы стропильных систем используются в строительной практике. После получения подобной информации станет более понятно, насколько сложны такие конструкции в монтаже. Особенно это важно знать, если каркас для крыши предполагается возводить самостоятельно.

Основные функциональные задачи стропильных систем

При обустройстве скатных конструкций крыш, стропильная система является каркасом для покрытия и для удержания материалов «кровельного пирога». При грамотном монтаже каркасной конструкции будут создаваться необходимые условия для правильной «работы» утепленных и неутепленных типов кровель, защищающих стены и внутреннее пространство дома от различных атмосферных воздействий.

При выборе вида стропильной системы приходится учитывать немало разносторонних критериев

Кровельная конструкция также всегда является завершающим архитектурным элементом экстерьерного оформления строения, своим видом поддерживая его стилистическое направление. Тем не менее, конструктивные особенности стропильных систем в первую очередь должны соответствовать требованиям прочности и надежности, которым должна соответствовать крыша, и лишь затем уже – эстетическим критериям.

Каркас стропильной системы формирует конфигурацию и угол наклона крыши. Эти параметры во многом зависят от природных факторов, характерных для конкретного региона, а также от желания и возможностей домовладельца:

• Количество осадков в разные периоды года.
• Направление и средняя скорость ветра в местности, где будет возводиться постройка.
• Планы по применению пространства под крышей – обустройства в нем жилых или нежилых помещений, или же использования его лишь в качестве воздушной прослойки для термоизоляции расположенных ниже помещений.
• Разновидность планируемого материала кровельного покрытия.
• Финансовые возможности домовладельца.

Атмосферные осадки и сила потоков ветра дают весьма чувствительную нагрузку на строение кровли. Например, в регионах с обильными снегопадами не стоит выбирать стропильную систему с небольшим углом наклона скатов, так как снеговые массы будут задерживаться на их поверхности, что может привести к деформации каркаса или кровельного покрытия или к протеканиям.

Если же местность, где будет производиться стройка, славится своими ветрами, то лучше выбирать конструкцию с небольшим уклоном ската, чтобы случающиеся резкие порывы не сорвали отдельных элементов крыши и кровли.

Основные элементы конструкции крыши

Детали и узлы стропильных систем

В зависимости от выбранного вида стропильной системы, используемые элементы конструкции могут значительно разниться, однако, существуют детали, которые присутствуют и в простых, и в сложных системах крыш.

Основные детали стандартной стропильной системы

К основным элементам стропильной системы скатной крыши относятся:

• Стропильные ноги, формирующие скаты кровли.
• Мауэрлат — деревянный брус, закрепляемый на стенах дома и служащий для фиксации на нем нижней части стропильных ног.

• Конек — это стык каркасов двух скатов. Он обычно является самой высокой горизонтальной линией крыши и служит опорой, на которой закрепляются стропила. Конек может быть сформирован стропилами, скрепленными между собой под определенным углом или же зафиксированными на коньковой доске (прогоне).
• Обрешетка — это рейки или брус, монтируемые на стропила с определенным шагом и служащие основой для настила выбранного кровельного материала.
• Подпорные элементы, куда можно отнеси лежни, прогоны, стойки, подкосы, стяжки и другие детали, служат для повышения жесткости стропильных ног, поддержки конька, связывания отдельных деталей в общую конструкцию.

Кроме упомянутых деталей конструкции, в нее могут быть включены и другие элементы, функции которых направлены на упрочнение системы и оптимальное распределение нагрузок крыши на стены строения.

Стропильная система подразделяется по нескольким категориям в зависимости от разных особенностей своей конструкции.

Чердачное пространство

Прежде чем перейти к рассмотрению разных видов крыш, стоит разобраться, каким может быть чердачное пространство, так как многие собственники с успехом используют его в качестве хозяйственных и полноценных жилых помещений.

Перед выбором стропильной системы следует сразу определиться, какая роль отводится чердаку

Конструкцию скатных крыш можно разделить на бесчердачные и чердачные. Первый вариант называется именно так оттого, что пространство под крышей имеет небольшую высоту и используется только в качестве утепляющей сверху помещения здания воздушной прослойки. К таким системам обычно относится односкатная крыша или же имеющая несколько скатов, но расположенных под очень незначительным углом.

Чердачная конструкция, имеющая достаточно большую высоту конька, может использоваться по-разному, быть утепленной и неутепленной. К таким вариантам можно отнести мансардный или же двухскатный вариант. Если выбирается кровля с высоким коньком, то в обязательном порядке необходимо учитывать ветровые нагрузки в регионе, где выстроен дом.

Уклон скатов

Чтобы определить оптимальный наклон скатов крыши будущего жилого строения, в первую очередь нужно присмотреться к уже выстроенным малоэтажным соседским домам. Если они стоят уже не один год и стойко выдерживают ветровые нагрузки, то их конструкцию смело можно брать за основу. В том же случае, когда владельцами поставлена цель создать эксклюзивный оригинальный проект, непохожий на стоящие рядом постройки, необходимо ознакомиться с конструктивными и эксплуатационными особенностями различных стропильных систем и произвести соответствующие расчеты.

На рисунке упрощенно показано ветровое воздействие на скатные кровли

Следует учитывать, что от того, насколько велик уклон скатов крыши, зависит изменение касательных и нормальных значений силы ветра — чем круче угол наклона, тем большее значение имеют нормальные силы и меньше касательные. Если крыша пологая, то на конструкцию больше влияет касательная нагрузка ветра, так как увеличивается подъемная сила с подветренной стороны и уменьшается с наветренной.

Консолидированная нагрузка ветра и снега может вынуждать к усилению отдельных элементов стропильной системы

Зимняя снеговая нагрузка тоже должна быть учтена при проектировании кровли. Обычно этот фактор рассматривается в комплексе с ветровой нагрузкой, так как с наветренной стороны снеговая нагрузка будет гораздо ниже, чем с подветренного ската. Кроме этого, на скатах существуют места, где обязательно будет собираться снег, давая большую нагрузку на эту область, поэтому ее следует укрепить дополнительными стропилами.

Уклон скатов крыш может варьироваться от 10 до 60 градусов, и он должен быть выбран не только с учетом консолидированной внешней нагрузки, но и в зависимости от кровельного покрытия, которое планируется использовать. Этот фактор учитывается потому, что кровельные материалы различаются по своей массе, для их закрепления требуется различное количество элементов стропильной системы, а значит, будет разниться и нагрузка на стены дома, и насколько она будет большой, тоже зависит от угла уклона крыши. Немаловажное значение имеют и особенности каждого покрытия по сопротивляемости проникновению влаги – многим кровельным материалам в любом случае необходимо тот или иной уклон для обеспечения свободного схода ливневой воды или тающего снега. Кроме этого, выбирая уклон крыши, нужно заранее продумать то, как будет осуществляться процесс очистки и ремонтных работ на кровле.

Планируя тот или иной угол скатов крыши нужно знать, чем меньше стыков между листами покрытия, и чем они герметичнее, тем меньше можно делать уклон ската, конечно, если не предполагается устроить в чердачном пространстве жилое или хозяйственное помещение.

Если же для покрытия кровли используется материал, состоящий из небольших элементов, например, керамическая черепица, то уклон скатов нужно делать достаточно крутым, чтобы вода никогда не задерживалась на поверхности.

Учитывая вес кровельного материала, нужно знать – чем тяжелее покрытие, тем угол скатов должен быть больше, так как в этом случае нагрузка правильно распределится на стропильную систему и несущие стены.

Для покрытия крыши могут быть использованы следующие материалы: металлическая черепица или профильный лист, оцинкованная сталь, волнистые асбестобетонные и битумно-волокнистые листы, цементная и керамическая черепица, рубероид, мягкая кровля и другие кровельные материалы. Ниже на иллюстрации показаны допустимые углы крутизны скатов для различных типов кровельных покрытий.

Представленная диаграмма поможет определиться с соотношением крутизны скатов и планируемого кровельного материала

Базовые конструкции стропильных систем

В первую очередь стоит рассмотреть базовые виды стропильных систем относительно расположения стен дома, которые применяются во всех конструкциях крыш. Базовые варианты разделяют на наслонную, висячую, а также комбинированную, то есть включающую в свою конструкцию элементы и первого, и второго типа систем.

крепления для стропил

Наслонная система

В постройках, где предусмотрены внутренние несущие стены, чаще устанавливается наслонная стропильная система. Монтировать ее гораздо проще, чем висячую, так как внутренние несущие стены обеспечивают для ее элементов надежную опору, а кроме того, для этой конструкции потребуется меньшее количество материалов.

Типичная схема наслонной конструкции стропильной системы

Для стропил в этой системе определяющей опорной точкой является коньковая доска, на которой они и закрепляются. Безраспорный вид наслонной системы может быть обустроен в трех вариантах:

• В первом варианте верхняя сторона стропил фиксируется на коньковой опоре, называемой скользящей, а нижняя их сторона закрепляется путем врубки к мауэрлату. Дополнительно стропила в нижней части фиксируется к стене с помощью проволоки или скоб.

Жесткое крепление стропильных ног к мауэрлату

• Во втором случае стропила в верхней части подрезаются под определенным углом и соединяются между собой при помощи специальных металлических пластин.

Один из вариантов соединения стропильных ног в области конька

Нижний же край стропильных ног крепится к мауэрлату подвижными креплениями.

Скользящие крепления стропильных ног на мауэрлате

• В третьем варианте стропила жестко скрепляются в верхней части брусками или обработанными досками, расположенными горизонтально, параллельно друг другу с обеих сторон соединенных под углом стропил, а между ними защемляется коньковый прогон.

Схема защемления конькового прогона в верхней точке стропильных ног

В нижней части для закрепления стропил, так же, как и в предыдущем случае, применяются скользящие крепления.

Необходимо пояснить, почему для фиксации стропил на мауэрлате часто используются именно скользящие крепления. Дело в том, что они способны избавить несущие стены от излишнего напряжения, так как стропила не зафиксированы жестко, и при усадке строения они имеют возможность сдвигаться, не деформируя при этом общей конструкции кровельной системы.

Этот вид крепления применяется только в наслонных системах, что также отличает их от висячего варианта.

Однако в некоторых случаях для наслонных стропил применяют распорную систему, в которой нижний конец стропил жестко фиксируется к мауэрлату, а чтобы снять нагрузку со стен в конструкцию встраиваются затяжки и подкосы. Этот вариант и называется комплексным, так как включает в себя элементы наслонной и висячей системы.

Для строительства частных домов чаще всего используется именно наслонная система, поэтому несколько слов следует сказать и о монтажных работах.

• На выведенные несущие стены дома укладывается гидроизоляционный материал – чаще всего это рубероид.
• На гидроизоляцию фиксируется с помощью анкерных креплений мауэрлат — это может быть брус большого сечения (например, 120×150 или 150×150 мм).

• На мауэрлате закрепляются стропила на скользящие или жесткие крепления. Достаточно часто стропила дополнительно фиксируются на внутренней стороне стены с помощью проволочной скрутки. Для этого в стену на расстоянии 250÷300 мм от поверхности мауэрлата вбивается костыль, на который прикручивается проволока, а затем фиксируется на стропильной ноге. Такой крепеж позволит сохранить крышу невредимой во время сильного ветра.

Схема дополнительного крепления стропильной ноги на мауэрлате проволочной скруткой

На схеме цифрами обозначены:

1 — стропило;

2 — мауэрлат;

3 — кирпичная стена;

4 — контррейка;

5 — проволочная скрутка;

6 — крепежный элемент.

• В верхней части стропила могут быть соединены одним из вышеописанных способов.
• Для формирования свеса балки перекрытия затяжки или же сами стропильные ноги выводятся за края внешних несущих стен. Такая конструкция позволит защитить стены во время дождя. Ширина свеса должна составлять 500÷600 мм.
• Далее стропильная система укрепляются подкосами, стойками и прогонами.

Настил из досок сделает выполнение работ более комфортным и безопасным

Перед началом монтажных операций по установке стропильной системы рекомендовано на балки перекрытия хотя бы временно настелить доски.  Это нехитрое приспособление обезопасит проведение работы и сделает их более комфортными.

 Висячая система

Висячая стропильная система монтируется в строениях, где отсутствуют капитальные перегородки внутри здания, а расстояние между боковыми несущими стенами варьируется от 6 до 11 м и более. В этом случае конструкция крыши полностью опирается на несущие стены и дает на них высокую распорную нагрузку. Поэтому, что несколько ослабить напряжение, используются дополнительные скрепляющие горизонтальные элементы, которыми стягиваются стропильные пары — эти детали конструкции называют ригелями или затяжками.

Типичный пример висячей стропильной конструкции

Ригели могут быть закреплены в любом месте по высоте стропил. Их достаточно часто используют в качестве балок чердачного перекрытия, укладывая на мауэрлат.

Варианты конструкций висячей стропильной системы

Для этого вида конструкции стропила изготавливаются из доски сечением примерно в 50×200 мм, но для каждого конкретного строения нужно проводить индивидуальный расчет, который лучше всего доверить специалистам.

• Первым шагом в этой конструкции на боковые несущие стены монтируется мауэрлат.
• Далее, стропила в нижней части врезаются в мауэрлат, а верхние могут быть соединены одним из трех способов, описанных выше. Обычно сначала изготавливается одна стропильная пара, которую монтируют на земле, затем ее поднимают на высоту и подгоняют по месту. После этого эту пару используют в качестве шаблона для изготовления остальных пар.
• После того как будут смонтированы все пары, их по очереди поднимают наверх и устанавливают на мауэрлате, на расстоянии высчитанного шага.
• Следующим шагом подготавливается коньковый прогон, которым будут связаны отдельные стропильные пары в верхней части. При монтаже прогона очень важно соблюсти расстояние шага между стропильных ног.
• Далее, на каждую из стропильных пар закрепляются стягивающие доски. Их для жесткости закрепляют с двух сторон стропила и дополнительно фиксируют к мауэрлату специальными металлическими перфорированными уголками.

Соединительный узел на мауэрлате – стропильная нога и стяжки

• Намётка соединительных узлов стропильной системы обычно проводится гвоздями, но после сборки и выравнивания элементов они жестко фиксируются болтами через металлические пластины и уголки. Только такое крепление сделает конструкцию надежной и прочной.
• Если расстояние между стенами доходит до 10÷11 м, то систему дополнительно стоит укрепить стойками и откосами.

Как висячая, так и наслонная системы используются в монтаже различных конструкций крыш, которые и будут рассмотрены ниже.

Формы крыш и их стропильные системы

Крыши могут иметь один или несколько скатов, соединенных разными способами. Каждая из конструкций формируется индивидуальной каркасной системой, главными элементами в которой являются стропила. Названия крыш напрямую зависят от их конструкций:

Основные типы конструкций крыш

Так, в зависимости от конкретных условий, от типа и архитектурных особенностей здания применяются следующие конструкции крыш:

• Односкатная крыша.
• Плоская.
• Двускатная конструкция.
• Вальмовая, четырехскатная.
• Полувальмовая.
• Многощипцовая.
• Шатровая.
• Ломаная или мансардная крыша.

Теперь зная, как выглядят каждая из видов крыш, стоит разобраться, что они собой представляют, и какую конструкцию стропильной системы имеют.

шуруповерт

Односкатная крыша

Пример односкатной кровли на жилом доме

Как можно понять уже из названия, эта крыша имеет один скат, располагающийся под уклоном. Если строение небольшое по размеру и полностью возводится из кирпича или бетона, то стропила конструкции укладываются на фасадную несущую высокую и на заднюю низкую стену. Если же между фасадом строения и задней стеной расстояние составляет шесть и более метров, то между передней и задней стеной устанавливаются подпорные стойки.

Усиление стропил односкатной крыши стойками и подстропильными ногами

Кроме этого, такие конструкции могут быть сформированы полностью из деревянного бруса или бревен, к этому варианту прибегают в том случае, если стропильная система устанавливается на несущие кирпичные стены, имеющие одну высоту.

Основные элементы стропильной конструкции односкатной крыши

Односкатная деревянная стропильная конструкция, предназначенная для строения с расстоянием от стены до стены шесть и более метров, состоит из следующих элементов:

1 – Подкос, поддерживающий стропило.

2 – Подпорная стойка, служащая опорой для стропильных ног.

3 – Стропильная нога.

4 – Коньковый прогон, на который закрепляются верхние стороны стропильных ног.

5 – Лежень, служит для фиксации передней стойки и подкоса.

6 – Мауэрлат, на который закрепляется нижняя сторона стропил методом врубки.

Сложность стропильной системы односкатной крыши напрямую зависит от расстояния между несущими стенами, то есть – и от длины самих стропил. Примеры приведены на иллюстрации ниже:

Зависимость сложности стропильной системы односкатной крыши от расстояния между несущими стенами

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

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

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

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

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

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

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

Очень важно правильно произвести расчет уклона односкатной крыши, который будет в первую очередь зависеть от кровельного материала, планируемого к использованию для покрытия. Существуют рекомендованные значения минимальных уклонов для всех кровельных покрытий. Для определения этого параметра можно использовать приведенную ниже таблицу:

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

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

Простейшие расчеты параметров стропильной системы

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

Схема для расчета «кровельного треугольника»

Формула вычисления превышения фасадной части крыши выглядит так:

Lbc = Lсд × tgA;

Lсд – расстояние между фасадной и задней стеной;

tgA – тангенс угла уклона крыши.

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

Lс = Lbc / sinA

или

Lс = √( Lсд² + Lbc²)

Значения тригонометрических функций несложно отыскать в соответствующих таблицах.

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

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

Калькулятор расчета высоты «стропильного треугольника»

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

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

Перейти к расчётам   Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать величину превышения Lbc» Базовая длина (горизонтальная проекция ската) Планируемый угол уклона кровли α (градусов)

Калькулятор расчета длины стропила

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

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

  Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку «Рассчитать длину стропила» Величина превышения Lbc (метров) Длина горизонтальной проекции стропила Lсд (метров) Условия расчета: с учетом карнизных свесов без учета карнизных свесов Требуемая ширина карнизного свеса (метров) Количество свесов: — с обеих сторон ската (для односкатной кровли) — с одной стороны (односкатная кровля примыкает к другой постройке либо для всех других видов кровель)

Двускатная стропильная система

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

саморезы по дереву

Двускатная крыша относится к числу наиболее распространенных конструкций

Стропильная двускатная система может быть наслонной или висячей, построенной по деревянным балкам или же по железобетонному перекрытию, ее оставляют холодной или же надежно утепляют специальными материалами.

Двускатная стропильная система с мансардным помещением.

Стропила в этой конструкции крыши опираются на две несущие стены, которые имеют одинаковую высоту. Две прямоугольные скатные поверхности системы могут образовывать равносторонний или разносторонний треугольник.

Второй вариант стропильной системы удобен тем, что одна из плоскостей крыши монтируется под большим углом, и на ее поверхности практически не будет задерживаться снег, поэтому ее лучше всего устраивать с подветренной стороны дома, где больше всего и образуются снеговые заносы.

Двускатная крыша с разными по крутизне и длине скатами.

Фронтоны двускатных крыш обшивают досками или выкладывают кирпичом, делая их своеобразным продолжением стены. Фронтонные треугольные элементы крыши часто называют щипцами, а двускатную конструкцию щипцовой.

Пример расположения крепежных и подпорных элементов в двускатной наслонной конструкции.

Расчеты длины стропил, углов и высоты конька (или серединной стойки-бабки как на схеме) производится по тому же принципу, что и для односкатной крыши.

Чердачное помещение двускатной крыши может превратиться в полноценную жилую комнату

Если планируется на чердаке обустроить жилое помещение, то стропильная система укрепляется минимальным количеством подпорных элементов, поэтому их расположение должно быть тщательно рассчитано. Обычно для этого варианта применяются затяжки, устанавливаемые в верхней части конструкции — их можно использовать, как каркас под обшивку потолка мансарды. В нижней части стропила подпираются стойками. Они становятся отличным основание для обрешетки, на которую закрепляется материал обшивки стен. В этом варианте стропила скрепляются между собой на коньке крыши под углом друг к другу 85÷90 градусов.

Видео: полезная информация по планированию стропильной системы двускатной крыши

Вальмовая и полувальмовая система стропил

Вальмовые крыши имеют четыре ската, причем фронтонные стороны имеют треугольную пологую форму, а боковые скаты конструкции – трапециевидную. Именно треугольный скат и называется вальмой – он стыкуется с трапециевидной плоскостью под определенным углом.

Очень оригинальный вид зданию придают вальмовые крыши

Вальмовые и полувальмовые стропильные системы практически идентичны и различаются только одним признаком: если в вальмовой конструкции все четыре ската располагаются от конька до карниза, то в полувальмовой торцевые стороны крыши не доходят до карнизной линии.

Стропила трапециевидных скатов в этих системах крыш опираются на длинные несущие стены строения, а треугольных поверхностей — на короткие боковые. Кроме этого, как в вальмовой, так и в полувальмовой конструкции используются диагонально устанавливаемые стропила. Они соединяют верхнюю часть крайних стропильных ферм с углами строения и служат для опоры стропил, формирующих вальму.

В полувальмовых конструкциях торцевые треугольные скаты укорочены, поэтому они подходят для регионов с большой ветровой нагрузкой и планируются так, чтобы торцевой стороной здание было повернуто в наветренную сторону.

Эти два вида крыш также могут иметь наслонную или висячую конструкцию стропил, в зависимости от наличия в здании внутренних капитальных перегородок.

На данном рисунке представлена схема вальмовой стропильной системы:

Примерная схема стропильной системы вальмовой крыши

Как одна, так и другая конструкции крыши могут иметь или не иметь чердачного помещения. Если угол наклона крыши небольшой, то подкрышное пространство требует усиленного утепления, иначе помещения дома будут быстро выхолаживаться.

Следует отметить, что даже при большом уклоне скатов это система мало подходит для обустройства под ней жилых или хозяйственных помещений, так как скаты с четырех сторон значительно ограничивают чердачное пространство.

Элементы конструкции вальмовой или полувальмовой стропильной системы.

Скаты крыш вальмовой и полувальмовой стропильных систем обычно располагаются под углом 10÷12 градусов в бесчердачной конструкции, и 25÷30 градусов при обустройстве на чердаке небольших комнат.

Для покрытия вальмовых систем чаще всего используется штучный кровельный материал или битумная черепица. Если для кровли использовать большие листы профнастила или же металлической черепицы, то при их раскрое образуется недопустимо большое количество отходов.

Видео: особенности проектирования и монтажа вальмовой крыши

Шатровая стропильная система

Шатровая система крыши состоит из четырех скатов, имеющих форму равнобедренных треугольников, верхними углами сходящихся в одной точке, по типу пирамиды. Справедливости ради заметим, что в шатровой конструкции может быть и большее количество скатов, но в любом случае, стропила этой системы опираются на равные по высоте стены строения.

Шатровая система крыши — все диагонали сходятся в одной точке.

Как можно видеть на данной схеме, треугольные скаты крыши — вальмы образованы четырьмя диагональными стропилами, которые формируют ребра крыши. Они в верхней части крыши сходятся в одну точку, а нижней своей стороной фиксируются на углах «коробки» дома. Эти элементы являются остовом каркаса, на котором закрепляются стропила скатов. Шатровые крыши способны выдерживать высокие нагрузки, поэтому они отлично подойдут для строений, возводимых в ветреных регионах страны.

Примерная схема стропильной системы шатровой крыши

Шатровые крыши могут быть построены по принципу наслонной или висячей стропильной системы, выбор которой также зависит от наличия центральной опоры или же внутренних несущих перегородок.

Для покрытия данной такой крыши хорошо подойдет мягкая битумная декоративная кровля – она отлично будет смотреться на скатах, а также практически не даст отходов при выполнении раскроя.

Шатровая стропильная система – весьма непроста в монтаже

Нужно отметить, что шатровую конструкцию можно назвать сложной в монтаже, наверное, поэтому нечасто можно встретить ее на современных частных домах. При ее обустройстве используется балочно-затяжная система, укрепленная подкосами и стойками.

Шатровые стропильные системы могут быть выстроены под разным углом, в зависимости от того, будет ли обустраиваться чердачное помещение, и какая функция ему отводится. Расчет высоты центральной части конструкции производится по выше представленной формуле.

Ломаные стропильные системы

Крыша ломаного типа обычно делается под жилую мансарду

Ломаными называют мансардные стропильные системы, которые используются в тех случаях, когда планируется в чердачном пространстве обустроить жилое помещение, так как эта конструкция формирует максимально просторную площадь будущих комнат. Каждый из двух скатов ломаной стропильной системы состоит из двух плоскостей — верхней и боковой.

Пример размерных величин ломаной мансардной крыши

Верхние части скатов являются крышей конструкции, а боковые сразу выполняют две функции – и стен, и крыши.

Основные элементы мансардной ломаной стропильной системы и действующие на них нагрузки

Как можно видеть на данной схеме, конструкция ломаной крыши достаточно сложна, так как каждая из ферм состоит из четырех наслонных стропил, два из которых формируют верхний, а два других – нижний ярус.

• Нижний ярус стропил опирается на балки перекрытия и установленные между ними прогоны или же на мауэрлат, закрепленный на кирпичных или же бетонных стенах. Дополнительно эти стропила фиксируют к внутренней части стены проволочными скрутками.
• Верхняя сторона боковых стропил закрепляется под углом на прогоны, установленные и закрепленные сверху стоек.
• Верхний ярус стропильных ног закрепляется своей нижней стороной на те же прогоны, а верхней стороной – на коньковый прогон.
• Прогоны средней части конструкции соединяются между собой потолочной балкой, перекрывающей мансарду.
• Верхний ярус стропил может иметь висячую и наслонную конструкцию. Он предназначен для формирования каркаса крыши и конька.
• Угол наклона стропил нижнего и верхнего яруса выбирается индивидуально, но идеалом считается вариант, когда угол стропил на коньке составляет 120, а на соединениях стропил нижнего и верхнего яруса 125÷130 градусов.
• Обрешетка, закрепляемая на стропильную систему, может быть сплошной или разреженной, в зависимости от выбранного кровельного покрытия.
• Для ломаной системы подойдет любой кровельный материал, но нужно учитывать его теплопроводность, если мансарда будет утепленной и отапливаемой.
• Всю конструкцию рекомендовано закрыть гидроизоляционной ветрозащитной пленкой.

Мансардная надстройка может быть холодной, например, если ее монтируют над дачным летним коттеджем, или же утепленной, если она служит вторым этажом для капитального частного дома.

Многоскатная стропильная система

Многоскатная крыша – самая сложная из всех конструкций

Многоскатную стропильную систему можно назвать самой сложной из всех существующих, так как она зачастую включает в себя разные формы крыш — это может быть двускатная и односкатная, шатровая, вальмовая или полувальмовая в различных сочетаниях. Подобный вариант выбирается для домов со сложной внутренней планировкой, и их в последние годы становится все больше.

Разнообразие вариантов многоскатных крыш

Сложные стропильные конструкции устраиваются над строениями, имеющими Т- или Г-образную форму, а также с более замысловатыми конфигурациями, с оформлением ендов, оконных проемов, балконов под крышами и других элементов. Поэтому, чтобы проще было разобраться в такой конструкции, ее разбивают на отдельные простые фигуры (прямоугольники, треугольники, трапеции), над которыми и планируется та или иная стропильная система.

При проведении деления строения на отдельные сектора, необходимо выделить основную часть крыши, к которой будут примыкать пристройки. Коньковые прогоны всех пристроек будут стыковаться со стойками основной стропильной системы.

Сочетание нескольких типов стропильных систем на одной крыше

Так как многоскатный вариант крыши состоит из разных стропильных систем, составляя проект будущего строения сразу нужно продумать, какую конструкцию кровли и для каких секторов строения лучше выбрать.

Несколько полезных рекомендаций по выбору системы крыши

Все выше представленные варианты крыш могут быть установлены на деревянные, кирпичные, возведенные из иных материалов строения. Выбирая стропильную систему для того или другого здания, нужно определиться с несколькими факторами:

• Заранее решается, будут ли располагаться в чердачном пространстве хозяйственные или жилые помещения. Если они планируются, то лучше выбирать двускатную или ломаную мансардную крышу, но иногда они могут быть организованы и под вальмовой или односкатной конструкцией.
• В зависимости от внутренней конструкции дома, то есть наличия внутренних несущих перегородок, выбирается наслонная или висячая система.

Кроме этого, учитывается количество выделяющихся секторов дома. Если их несколько, то определяются конструкции крыш для каждого из них.

• Должна быть ясность с типом кровельного материала, которым планируется покрывать крышу, так как от него тоже зависит выбор конструкции стропильной системы.
• Обязательно нужно предусмотреть климатические особенности региона — ветровую и снеговую нагрузку на крышу.
• Следует определить правильное расположение дома относительно преобладающей розы ветров.
• И наконец, необходимо рассчитать свои финансовые возможности, прикинув необходимое количество материалов и их стоимость.

Если нет опыта в проектировании и расчете стропильных систем, то лучшим выходом станет обращение за помощью к специалистам, которые предложат разные варианты крыш и помогут произвести все расчеты. Для любителей же делать все собственными силами, помимо представленного выше алгоритма расчета «кровельного треугольника», в качестве «бонуса» предлагаем алгоритм расчета распределенной нагрузки на стропила – это поможет определиться с сечением пиломатериалов для изготовления стропильных ног.

Калькулятор расчета нагрузки на стропильную систему

Исходными данными для расчетов будут являться регион строительства, тип планируемого кровельного покрытия, угол ската кровли. В расчет включен шаг между стропилами – эту величину можно изменять, добиваясь приемлемого значения распределенной нагрузки на погонный метр стропильной ноги.

Полученное в результате значение станет основой для подбора сечения бруса (диаметра бревна) для стропильных ног по расположенной ниже таблице:

Сечение пиломатериала для мизготовления стропильных ног								Величина распределенной суммарной нагрузки , кг/погонный метр
ИЗ БРЕВНА	ИЗ БРУСА (ДОСКИ)							75	100	125	150	175
диаметр, мм	толщина бруса, мм
	40	50	60	70	80	90	100
	высота бруса, мм							длина стропила между точками опоры
120	180	170	160	150	140	130	120	4.5	4	3.5	3	2.5
140	200	190	180	170	160	150	140	5	4.5	4	3.5	3
160	—	210	200	190	180	170	160	5.5	5	4.5	4	3.5
180	—	—	220	210	200	190	180	6	5.5	5	4.5	4
200	—	—	—	230	220	210	200	6.5	6	5.5	5	4.5
220	—	—	—	—	240	230	220	—	6.5	6	5.5	5

Как пользоваться таблицей?

Например, получено значение распределенной нагрузки – 100 кг/пог. м. Конструкция крыши предполагает длину стропила между точками опоры – 6 метров. По таблице видим, что нас устраивает вторая снизу строка. Из нее можно выбрать необходимые размеры сечения стропила: это бревно диаметром 200 мм или брус размерами в сечении 70×230; 80×220; 90×210 или 100×200.

Все просто. Осталось только рассчитать распределенную нагрузку.

Для начала – по картам схемам определите зоны своего региона по уровню снеговой и ветровой нагрузки:

Карта распределения территории РФ на зоны по уровню снеговой нагрузки

Карта распределения территории РФ на зоны по уровню ветрового давления

В калькуляторе будет предложено указать еще и зону признаку открытости пространства. Там достаточно ясно все расписано, но есть один нюанс. Характерные признаки закрытости места строительства должны располагаться не далее, чем в радиусе 30×h, где h – это высота возводимой кровли над уровнем земли. Например, расчёт ведется для кровли, располагающейся на высоте 6 метров. Оценку окружающего пространства ведем в круге радиусом 180 метров.

Перейти к расчётам   Укажите запрашиваемые данные и нажмите кнопку «Рассчитать распределенную нагрузку на стропила» Укажите угол ската кровли Укажите выбранный тип кровельного покрытия Асбесто-цементный шифер обычного профиля Асбесто-цементный шифер усиленного профиля Целлюлозно-битумные листы («Еврошифер», «ондулин») Кровельное железо (оцинкованная сталь) Мягкая черепица Металлочерепица, профнастил Керамическая черепица Черепица на цементной основе Полимер-песчаная черепица Мягкая кровля — рубероид на битумной мастике в два слоя Определите по карте-схеме и укажите зону своего региона по уровню снеговой нагрузки I II III IV V VI VII Определите по карте и укажите зону своего региона по уровню ветрового давления Ia I II III IV V VI VII Укажите зону расположения здания Зона «А» — Открытая местность (степь, пустыня), незащищённые от ветров побережья крупных природных водоемов. Зона «Б» — Пересеченные, лесистые участки местности с естественными преградами для ветра или с искусственными насаждениями, высотой до 10 метров, территории поселков и небольших городов. Зона «В» — Плотная городская застройка, с высотой искусственных преград для ветра высотой 25 метров и более. Укажите высоту расположения кровли над землей — не более 5 метров — от 5 до 10 метров — от 11 до 20 метров — более 20 метров   Ниже будет предложено ввести предполагаемый шаг установки стропил. Изменяя этот показатель, можно добиться оптимального значения распределенной нагрузки на стропильные ноги Шаг установки стропил, метров

Получив рассчитанное значение, можно определяться с пиломатериалом для изготовления стропильных ног.