Стропильная система двухскатной крыши: узлы и расчёт

Из чего состоит стропильная система

• МауэрлатБрус 150×150 или 100×150 по верху стен, на него опираются стропила. Крепится шпильками М12 через 1–1,5 м к армопоясу (бетонному поясу по верху стен), под ним рулонная гидроизоляция.
• Стропильные ногиДоска 50×150 или 50×200, реже брус 100×200, от мауэрлата до конька с шагом 600–900 мм. Это главный несущий элемент крыши.
• Коньковый прогонБрус или сдвоенная доска по коньку. В наслонной схеме на него опираются стропила, сам прогон стоит на стойках.
• Стойки и леженьСтойки 100×100 передают нагрузку с прогона на внутреннюю стену. Лежень это брус на перекрытии, на котором они стоят.
• Затяжка или ригельГоризонтальная доска между парой стропил. В висячей схеме она обязательна и держит стены от распора, в наслонной её ставят под коньком для жёсткости.
• ПодкосыДоски 50×150 под углом 45–60° от лежня к середине стропила. Они вдвое сокращают пролёт стропила.
• КобылкиКороткие доски, которые продолжают стропила за мауэрлат, чтобы получить свес 0,5–0,8 м.
• Обрешётка и контробрешёткаИдут по стропилам под покрытие, шаг подбирают под профиль. Как собрать обрешётку под металлочерепицу, мы разобрали отдельно.

Наслонные или висячие стропила

Наслонная схема

Стропила опираются низом на мауэрлат, верхом на коньковый прогон. Прогон стоит на стойках, стойки на внутренней стене. Стропило работает как балка на двух опорах и почти не распирает стены, поэтому сечение нужно меньше.

Схема подходит дому со средней несущей стеной или колоннами под коньком. Пролёт до 4,5–5 м закрывает доска 50×200.

Висячая схема

Стропила опираются только на мауэрлат и упираются друг в друга в коньке. Распор снимает затяжка внизу. Внутренних опор нет, чердак или мансарда остаются свободными.

Узлы здесь нагружены сильнее, поэтому ферму считают целиком. Схема для дома без средней стены с пролётом 6–9 м. Если пролёт больше 6 м, добавляют подкосы и бабку, вертикальную стойку от конька к затяжке.

Комбинированная схема

Её ставят чаще остальных. Это наслонные стропила с ригелем под коньком на высоте 2,2–2,4 м, и этот ригель служит основой потолка мансарды. Схему выбирают по плану дома: есть на что опереться, ставят стойки, нет, ставят затяжку.

Как крепят стропила в узлах

Опора на мауэрлат

В стропиле делают запил (вырез) на треть высоты, чтобы оно легло на брус ровной площадкой. Крепят уголками 90×90 на саморезах или гвоздях и скобой. В брусовом доме, который садится, ставят скользящие опоры: стропило ходит вдоль своей оси на 60–100 мм и не рвёт стены. Один гвоздь насквозь под углом держит только до первого сильного ветра.

Конёк

Конёк собирают тремя способами. На частных домах чаще всего делают встык с накладками из фанеры 12 мм или доски с двух сторон на болтах М12, это самый жёсткий узел. Внахлёст стропила заходят друг на друга и стягиваются двумя болтами. В наслонной схеме стропила ложатся запилом на коньковый прогон и крепятся уголками.

Затяжка

Затяжку крепят к стропилам болтами М12 через шайбы 50×50 мм, по два болта на соединение. На больших пролётах добавляют врубку, соединение вырезом в самом дереве. Гвозди здесь не годятся: затяжка работает на растяжение, и за две зимы гвозди выползают.

Мауэрлат на стене

Под брус кладут гидроизоляцию и крепят его на шпильки М12 в армопоясе через 1–1,5 м, гайки ставят с широкими шайбами. Брус пропитывают антисептиком со всех сторон. На газобетон без армопояса мауэрлат не ставят: блок под шпилькой крошится.

Какая доска нужна на стропила

Шаг 600 мм по осям удобен под утеплитель: плита шириной 600 мм встаёт враспор в просвет 550 мм без подрезки. Шаг 900 мм экономит 30 % дерева, но сечение нужно больше, а утеплитель придётся резать. Шаг 1 000–1 200 мм на частных домах не ставят: обрешётка между стропилами прогибается под снегом.

Пролёт в таблице меряют между опорами стропила. Длина ската здесь ни при чём: подкос посередине делит пролёт 5 м на два по 2,5 м, и хватает доски 50×150.

Таблица посчитана для III снегового района, покрытия до 10 кг/м² и уклона 30–40°. Под керамику весом 60 кг/м² и на уклоне меньше 30° сечение берут на ступень больше. Дерево: сосна или ель 1–2 сорта, влажность до 20 %, пропитка антисептиком и антипиреном.

Как посчитать снеговую нагрузку на крышу

Снеговую нагрузку считают по СП 20.13330: вес снега для района умножают на коэффициент μ. Он зависит от уклона. Петербург и область в III районе, в расчёт стропил мы берём 180 кг/м² на горизонтальную проекцию.

Коэффициент μ для двухскатной крыши:

• до 30° μ = 1, крыша несёт все 180 кг/м²;
• при 40° μ = 0,67;
• при 45° μ = 0,5, это 90 кг/м²;
• от 60° μ = 0, снег на крыше не держится.

К снегу добавляют вес самой крыши:

Тёплая крыша под металл весит 35–40 кг/м², под керамику 90–100. Ветер во II ветровом районе Петербурга даёт 30 кг/м². На крутых скатах у залива его считают наравне со снегом.

Считаем стропила для дома 10×12

План 10×12 м, конёк вдоль длинной стороны, посередине несущая стена. Уклон 35°, свесы 0,5 м.

• 1ПлощадьПоловина ширины со свесом 5,5 м, длина стропила 5,5 / cos 35° = 6,7 м. Два ската: 6,7 × 13 × 2 = 174 м².
• 2СхемаНаслонная: коньковый прогон 100×200 на стойках 100×100 через 2 м по средней стене. Пролёт от мауэрлата до прогона 5,5 м, подкос делит его на 2,75 м.
• 3НагрузкаПри 35° μ = 0,83, снег 150 кг/м², пирог 40 кг/м². Итого 190 кг/м².
• 4СечениеДля пролёта 2,75 м хватит 50×150. Мы закладываем 50×200: стропило длинное, 6,7 м, и работает на изгиб с подкосом.
• 5Материал22 пары стропил 50×200 длиной 7 м, прогон 13 м, 7 стоек, 44 подкоса 50×150, лежень, мауэрлат 150×150 на 44 м, ригели 50×150 в каждой паре. Всего около 6 м³ дерева.
• 6ЦенаСтропила и обрешётку считаем по расчёту: сечения, узлы и объём дерева у каждого дома свои, цену пишем в смете.

Односкатная стропильная система

Стропильная система односкатной крыши это ряд стропил на двух стенах разной высоты. Уклон 5–25° задаёт разница высот. Узлов два, на верхнем и нижнем мауэрлате, оба с запилом и уголками. На брусовом доме оба узла скользящие.

Пролёт до 4,5 м при шаге 600 мм закрывает доска 50×200 без промежуточных опор. На 4,5–6 м нужен прогон на стойках или доска 75×200, больше 6 м ферма или клеёный брус.

Снег на односкатной крыше до 30° лежит целиком, в расчёт идут все 180 кг/м². При уклоне ниже 14° металлочерепицу не кладут, остаются фальц от 12° или мембрана. На пологом скате снег не сходит, и к норме добавляется сугроб с подветренной стороны.

При пролёте 10 м и уклоне 25° одна стена выше другой на 4,7 м. Стропила здесь дешевле, чем у двухскатной крыши, зато стена дороже. Как форма крыши влияет на смету, разобрано в статье формы крыш.

Как идёт монтаж стропильной системы

Порядок одинаковый на доме 8×8 и на памятнике 3 700 м²:

1. Гидроизоляция под мауэрлат, мауэрлат на шпильки, проверка диагоналей.
2. Лежень и стойки по оси, коньковый прогон по уровню.
3. Шаблон первой пары стропил на земле: запилы под мауэрлат и конёк, примерка. По шаблону режут все остальные.
4. Крайние пары ставят по фронтонам и натягивают шнур по коньку. Остальные пары выставляют по шнуру с шагом 600 мм.
5. Подкосы, ригели, кобылки, ветровые связи по диагонали ската.
6. Антисептик и антипирен до подъёма, не после.

Стропила принимают до утепления актом скрытых работ с фото каждого узла: шаг, сечение, крепёж, запилы. Потом идут кровельный пирог и покрытие. Стропила из дерева, тонкостенного профиля и чёрного металла мы ставили на РАНХиГС, в кадетском корпусе СК в Петергофе и на Нахимовском училище.

Что делать со старыми стропилами

На старом доме стропила сначала осматривают. Сухие, без гнили и жучка, с нормальным сечением оставляют и усиливают накладками. Сырые под старой плёнкой и с провисшим коньком меняют.

Заключение с фото и расчётом даёт обследование кровли. Под фальцевую кровлю старые стропила подходят чаще, чем под керамику: металл весит 5 кг/м², керамика 60.