двускатные крыши

Как сделать двускатную крышу своими руками

Самая простая по исполнению двускатная крыша одновременно является и самой надёжной. Доступность исполнения своими руками не даёт повода для самоуверенности — прежде чем приступать к работе, нужно досконально ознакомиться с особенностями конструкции, чтобы квалифицировано принимать решения и исполнять их.

Содержание

Схема и особенности устройства двускатной крыши

Двускатной называется крыша, образованная пересечением двух прямоугольных скатов под определённым углом. Такое устройство является самым надёжным и простым, поэтому смонтировать двускатную кровлю самостоятельно может даже человек со средними навыками плотницких работ.

Основанием крыши является стропильная система, выполняющая роль опоры для кровельного пирога и финишного покрытия. От её прочности и надёжности зависит срок эксплуатация кровли и комфортность проживания в доме. Стропильная система, подвергающаяся регулярным ветровым и снеговым нагрузкам, должна быть надёжно закреплена на корпусе здания. Эта задача решается при помощи мауэрлата, который прочно фиксируется к верхней плоскости стен дома. Таким образом создаётся практически монолитная система, надёжно защищающая внутреннее пространство дома от любых проявлений внешней среды.

Фотогалерея: как можно использовать пространство под двускатной крышей

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

Крыша с двумя противоположными скатами — самая распространённая конструкция из применяемых в индивидуальном жилищном строительстве. Линия пересечения образует конёк, а боковые проёмы крайних стропильных ног служат для устройства фронтонов — вертикально расположенных стенок, создающих замкнутое подкровельное пространство. Для получения прочной и долговечной конструкции применяется множество подпорных и укрепляющих элементов, придающих дополнительную жёсткость всему сооружению. В основе двускатной конструкции лежит треугольник — наиболее жёсткая геометрическая фигура. Стропильная система состоит из следующих основных элементов:

  1. Мауэрлат — это деревянный брус, выполняющий роль связующего элемента между коробкой дома и его стропильной системой. К стенам он крепится резьбовыми шпильками, анкерными винтами или проволочными жгутами. Размер поперечного сечения бруса составляет от 100х100 до 150х150 мм и зависит от размера здания, его этажности и формы крыши.
  2. Стропильная нога — деревянный брус размером 50х150 или 100х150 мм, соединяющийся в верхней точке крыши с коньком и опирающийся противоположным концом на мауэрлат. Стропила — основной несущий элемент кровельной системы, воспринимающий все виды внешних нагрузок: ветра, снега, дождя и собственного веса конструкции.
    Стропила двускатной крыши
    Стропильные фермы формируют силовой каркас крыши и определяют её геометрическую форму
  3. Лежень — брус из древесины, укладываемый горизонтально с опорой на внутреннюю несущую стену. Размер лежня, как правило, равен размеру мауэрлата. Является опорой для кровельных стоек.
  4. Затяжка — элемент, применяемый в висячих стропильных системах. Его назначение — компенсация растягивающих усилий, возникающих на нижних концах стропильных ног.
  5. Стойки — брусья квадратного сечения, передающие часть нагрузки от стропил на лежни.
  6. Подкосы — элементы конструкции, передающие часть нагрузки от стропильных ног на затяжку. Таким образом формируется ферма, обладающая повышенными прочностными характеристиками.
  7. Контробрешётка — деревянные бруски размером от 25х50 до 50х50 мм, набиваемые на верхнее ребро стропил. Назначение контробрешётки — образование вентиляционного зазора между обрешёткой и гидроизолирующей плёнкой. Этот элемент обязателен при устройстве кровельного пирога на мансарде.
  8. Обрешётка — опорное основание для установки финишного покрытия кровли. Обрешётка бывает сплошной или разреженной и может быть выполнена из доски толщиной 25 мм, водостойкой фанеры, листов ОСП и других подобных материалов. Выбор конструкции обрешётки зависит от характеристик финишного покрытия.
  9. Конёк — горизонтально расположенная балка, по которой происходит пересечение противоположных скатов.
  10. Свес кровли — является продолжением стропил на расстояние до 40 см от стен здания. Защищает стены от намокания, а также служит для размещения софитов, являющихся составной частью системы вентиляции подкровельного пространства. При недостаточной длине стропила свес формируется дополнительными деталями для их удлинения — кобылками.
    Элементы стропильной системы двускатной крышы
    Стропильная система двускатной крыши состоит из ферм треугольной формы, опирающихся на мауэрлат и конёк, обрешётки и нескольких вспомогательных элементов, усиливающих конструкцию

Расчёт нагрузки на стропильную систему двускатной кровли

Стропильная система испытывает определённые нагрузки, которые можно разделить на два вида.

  1. Постоянные нагрузки, действующие независимо от любых других факторов. Их величина определяется конструкцией кровельного пирога и состоит из веса гидроизолирующих и парозащитных плёнок, утеплителя, доборных элементов, крепежа и любых других элементов кровельного покрытия, включая финишное. На практике средний вес всех составляющих кровли дома составляет порядка 40–45 кг/м2. Более точно эту величину можно вычислить, просуммировав значения удельной нагрузки каждого используемого материала, которые можно взять из справочных таблиц. Рассчитывая вес кровли, рекомендуется заложить запас прочности величиной в 10%.
    Состав кровельного пирога двускатной крыши
    При расчёте нагрузки учитывается вес каждого элемента кровельного пирога
  2. Переменные нагрузки. К таковым относятся воздействия ветра и снега в зависимости от их интенсивности. По сути, кровля дома представляет собой парус, воспринимающие нагрузку от ветра. Сила непосредственного воздействия на кровлю по нормали зависит от угла наклона ската — чем он меньше, тем ниже нагрузка. Одновременно на подветренном скате возникают завихрения, и появляется нагрузка на крышу с обратным вектором воздействия. При ураганных ветрах усилие на отрыв может достигать 630 кг/м2. К переменным нагрузкам относятся и снеговые воздействия. Нужно заметить, что они также имеют чётко выраженные региональные показатели.
    Ветровая нагрузка на кровлю
    Ветровые нагрузки являются фактором риска для кровель, поскольку они создают большие отрывающие и опрокидывающие усилия

Очевидно, что тщательный расчёт нагрузок от снега и ветра с учётом местных климатических условий жизненно необходим при выборе конструкции и материалов кровли. Эти нагрузки можно определить по карте, составленной на основании СНиП 2.01.07–85.

Карта нагрузок на кровлю по регионам России
По карте можно определить величину ветровой и снеговой нагрузки в регионе строительства

Отмеченные на картах значения снеговой и ветровой нагрузки для каждого района называются нормативным. Для того чтобы получить расчётную снеговую нагрузку, нормативную величину нужно умножить на специальный коэффициент, который учитывает угол наклона крыши. Этот коэффициент равен:

  • 1 при уклоне менее 25o;
  • 0,7 при угле наклона от 25 до 60o;
  • 0 для более крутых скатов.

Расчётная ветровая нагрузка определяется умножением нормативного значения на коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности, в которой ведётся строительство.

Таблица: поправочный коэффициент для расчёта ветровой нагрузки (учёт высоты здания и типа местности)

Высота здания, м
Зона 5 5–10 10–20
А (побережья водоёмов и другие открытые участки, территории без лесных массивов (степи, тундра и пр.) 0,75 1 1,25
B (участки с лесом, городскими домами и другими препятствиями для ветра (в том числе рельефными складками) высотой от 10 м) 0,5 0,65 0,85
C (плотно застроенный городской массив, в котором средняя высота зданий составляет 25 м) 0,4 0,4 0,55

Удельную нагрузку наиболее популярных кровельных материалов можно взять из следующей таблицы.

Таблица: весовые показатели некоторых материалов для крыши

Наименование кровельного материала Масса 1 м2, кг
Пролимерно-битумная мягкая черепица 7–8
Рулонно-битумные полимерные кровли 4–8
Металлочерепица 4–6
Ондулин 3–4
Лист профилированный, фальцевая кровля 4–6
Черепица цементно-песчаная 40–50
Черепица керамическая 35–40
Шифер 10–14
Сланцевые материалы 40–50
Медные листовые материалы 8

Учитывать особенности воздействия разных видов нагрузок можно только в совокупности, поэтому расчёты подобного характера нужно доверить опытному специалисту.

Подробнее о том, как правильно произвести расчёты, читайте в нашей статье — Надёжный косяк: расчёт стропильной системы двускатной крыши.

Видео: расчёт стропильной системы

Виды стропильных систем двускатной крыши

По принципу устройства стропильные системы бывают двух типов:

  1. Висячие.
  2. Наслонные.

Висячие стропила используются для зданий, в которых несущие опоры расположены на расстоянии до 10 метров при отсутствии промежуточной стены внутри коробки здания. Для других случаев необходимо использовать наслонную стропильную систему.

Особенности устройства висячей стропильной системы

Опорой для висячих стропил являются наружные стены. Поскольку арка имеет соединение в верхней точке, при воздействии на неё вертикальных нагрузок на нижних опорах создаются распирающие нагрузки. Для их компенсации используются затяжки — горизонтальные связки между нижними концами стропильной ноги. В результате получается жёсткий силовой треугольник. При устройстве мансардного помещения в качестве затяжки используются балки перекрытия. Возможны различные конструктивные решения висячей стропильной системы:

  1. Простая трёхшарнирная арка. Представляет собой конструкцию в виде треугольника. При этом затяжка работает только на растяжение и не является опорной. Поэтому её можно заменить обычной металлической балкой. Соединение карнизного узла в этом случае выполняется простой ортогональной врезкой с использованием деревянных накладок или металлических пластин.
    Трёхшарнирная арка
    Трёхшарнирная арка является самой простой конструкцией стропильной фермы для двускатной крыши
  2. Трёхшарнирная арка с усилением. Такая схема применялась ранее при возведении промышленных зданий, когда длина пролёта превышала 6 метров. Затяжка при этом подвешивается на бабке из древесины. Соединение узлов производится с применением металлических деталей и снабжается устройствами для регулировки натяжения. Основная нагрузка в такой системе приходится на конёк кровли. В индивидуальном жилищном строительстве такие стропильные системы не применяются.
    Трёхшарнирная арка с усилением
    Трёхшарнирная арка с усилением отличается от простой наличием вертикального ребра жёсткости (бабки) и возможностью регулировки натяжения в местах соединений
  3. Шарнирная арка с поднятой затяжкой. В этом варианте стропильная нога частично разгружается через конёк крыши подвеской к приподнятой затяжке. Она поднимается на высоту не менее 2,2 м от уровня пола чердака. Такая система идеально подходит для устройства мансардного помещения в подкровельном пространстве. Соединение затяжки со стропилами производится врезкой, в результате чего соединение в узле становится неподвижным.
    Шарнирная арка с поднятой затяжкой
    Шарнирная арка с поднятой затяжкой идеально подходит для устройства мансардного подкровельного помещения
  4. Трёхшарнирная арка с ригелем используется для усиления стропильной системы при помощи создания дополнительного силового треугольника. Система применяется при значительных распирающих нагрузках. Соединение ригеля со стропилом должно быть неподвижным, в противном случае вся система не будет иметь необходимой жёсткости.
    Трёхшарнирная арка с ригелем
    Дополнительный горизонтальный элемент (ригель) придаёт системе большую устойчивость к распирающим нагрузкам

Ригель, в отличие от нижней затяжки, работает на сжатие, а не на растяжение.

Кроме перечисленных используются также и другие элементы для усиления кровельного скелета. Весьма популярными являются подкосы и стойки, располагаемые в системе на местах наибольших нагрузок на стропила.

Усиление стропильной системы двускатной крыши
В наиболее нагруженных местах стропильные фермы могут усиливаться подкосами и стойками

Видео: стропильня система пошагово

Стропильные системы наслонного типа

Наслонные стропила применяются для зданий шириной более 10 метров. Для них характерно наличие несущей стены внутри здания, которая является дополнительной опорой для стропильной системы. Наслонные конструкции бывают нескольких видов:

  1. Безраспорные. Стропила в таком варианте подвергаются только изгибу, не производя распорных нагрузок. Нижний конец опирается на мауэрлат или опорный брус врубкой зубом, верхний — на коньковый прогон. Крепление в узлах производится по принципу скользящих опор. Иногда используется глухое крепление стропильных ног к коньковому прогону с использованием деревянных пластин. При этом усиленную нагрузку несёт балка, за счёт чего частично разгружается стропило.
    Скользящее крепление стропил к мауэрлату
    Скользящее крепление оставляет возможность небольших взаимных перемещений деталей конструкции стропил при деформациях здания
  2. Распорные. Такие стропильные системы отличаются глухим креплением стропильных ног к мауэрлату. При этом стропила передают распорные нагрузки на мауэрлат, а через него и на стену. Поэтому при использовании этого варианта конструкции особенно важным является надёжное крепление опорного бруса к стене и изготовление армированного железобетонного пояса под мауэрлат. В распорных конструкциях широко применяются подкосы. Их устанавливают на стойки под прямым углом к стропилу, при этом несущая способность последних заметно возрастает.
Глухое содинение элементов наслонных стропил
В безраспорных наслонных системах основная нагрузка от кровельного каркаса передаётся на мауэрлат

Определение шага стропил двускатной крыши

Задача обеспечения достаточной прочности стропильной системы решается подбором материала для изготовления её элементов и расчётом параметров их установки. Шаг стропил является одним из таких элементов и подбирается в зависимости от веса кровельного пирога. Расстояние между опорными балками обычно устанавливается в пределах 0,6–1,5 м. Реальный шаг между стропилами зависит от геометрии кровли и рассчитывается следующим образом:

  1. Определяется количество стропильных ног. Для этого нужно воспользоваться соотношением n = L / d1 + 1, где n — количество стропильных ног, L — длина кровли по коньку, d1 — желаемое расстояние между стропилами.
  2. Вычисляется расчётное расстояние между стропилами, для чего длина кровли по коньку делится на полученное в предыдущем пункте количество: d = L / n.

Для примера рассмотрим вариант с длиной крыши 13 м при предпочтительном расстоянии между стропилами 750 мм (вариант для кровли с керамической черепицей).

  1. Количество стропильных ног n = 13000 / 750 +1 = 18,33. Поскольку число стропил должно сбыть целым, округляем это значение до 19.
  2. Шаг стропил d = 13000 : 19 = 684 (мм).

Таким образом, на выбранной нами крыше стропила необходимо устанавливать с шагом 68,4 мм.

Следует помнить, что полученный результат является расстоянием между осями стропил.

Узлы стропильной системы двускатной крыши

Основные типы соединений в узлах несущей конструкции кровли мы уже рассмотрели выше. Но имеет смысл подробнее остановиться на вспомогательных материалах, позволяющих сделать стропильную систему более надёжной и прочной.

Элементы дополнительного крепления деталей стропильной системы
Усилить крепление деталей при монтаже стропильной системы можно при помощи металлических пластин и уголков различной формы

Такие изделия производятся из оцинкованной стали толщиной до 1,5 мм. Они имеют различную конфигурацию и могут быть установлены на любом виде соединения.

Фотогалерея: виды соединений в узлах стропильной системы двускатной кровли

Все стыковочные узлы стропильной системы несут функцию усиления стропил за счёт перераспределения нагрузок и упрочнения несущих элементов. Так, в нижней части стропило опирают на мауэрлат под прямым углом, для чего выполняют соответствующие врезки.

Способы соединения деталей стропильной системы с выполнением врезок
Для усиления стропильной системы стараются использовать соединения с максимальной несущей способностью, например, врезку стропила в мауэрлат под прямым углом

Кроме того, для дополнительного усиления в стыковочных узлах используются металлические крепёжные пластины. Этот же принцип используется и при установке подкосов к стропилу. В любом случае сопрягаемые детали должны работать «на упор» и не смещаться в процессе эксплуатации.

Правильная установка подкосов в стропильную систему
Любые детали должны нагружаться вдоль своей оси

Можно назвать три основных вида узлов в стропильной системе:

  1. Коньковые соединения. Это стыковка двух стропильных ног под заданным углом по линии пересечения скатов. Могут быть шарнирными или глухими. Первые применяются при устройстве стропильной системы на брусовых или бревенчатых домах, которые склонны проседать и приподниматься в зависимости от сезона в течение практически всего срока эксплуатации. Глухие соединения используются в стропильных системах домов из строительного камня. В таких строениях поверх стены устанавливается армированный пояс, который и принимает на себя боковые нагрузки.
  2. Крепление нижних концов стропильных ног к мауэрлату. Поскольку они расположены под углом к опорному брусу, создаётся скользящий вектор, направленный во внешнюю от строения сторону. Для его компенсации в мауэрлате производится врезка, а на стропиле — пятка. Стропило вставляется в паз с упором на неё и крепится гвоздём через ребро балки в мауэрлат. Применяются также дополнительные опорные детали из брусков. В тех случаях, когда стропильная балка должна перемещаться (на деревянных срубах), применяются скользящие крепления. Они дают возможность компенсировать сезонные изменения высоты стен.
  3. Другие узлы. Все остальные детали стропильных систем являются по сути упорными элементами, работающими на сжатие, редко — на растяжение. Они устанавливаются путём врезки в сопрягаемые детали, чтобы не допустить их смещения под нагрузкой. К таким деталям можно отнести ригели, подкосы, стойки, упоры и другие подобные детали.

Для более прочного соединения используются дополнительные элементы, упомянутые выше.

Монтаж двускатной стропильной системы

В настоящее время строительный рынок предлагает услуги по изготовлению стропильных ферм в индивидуальном исполнении для конкретных построек. Нужно отметить, что такая услуга имеет ряд преимуществ:

  1. Гарантированное качество изделий, обеспеченное применением специального оборудования и технологий сборки.
  2. Безопасность в противопожарном отношении, поскольку все детали ферм подвергаются антипиреновой обработке.
  3. Увеличенный срок службы, который достигается антибактериальной обработкой изделий специальными составами.
  4. Простота установки готовых ферм.

Единственным недостатком такого способа установки стропильной системы является относительно высокая стоимость изделий.

Готовые стропильные фермы
Для самостоятельного возведения двускатной крыши можно использовать готовые стропильные фермы, заказанные у профессиональных производителей

Сборка стропильных ферм на земле

Сборка стропил на земле используется в тех случаях, когда непосредственно у дома имеется ровная площадка достаточных размеров для изготовления ферм. При этом монтируются не полные фермы, а жёсткие конструкции из трёх-четырёх деталей, которые могут быть подняты к месту установки усилиями двух-трёх человек. Подъём производится при помощи канатов по слегам. Преимущество такого способа сборки состоит в возможности использования единого шаблона, чем обеспечивается высокая точность изготовления каждого элемента конструкции. Возможный вариант частичного монтажа ферм внизу выглядит следующим образом:

  1. Изготовить стапель для сборки ферм. Он представляет собой три площадки, расстояние между которыми соответствует длине сопрягаемых деталей. Их можно собрать из нескольких досок или брусьев, располагаемых в одной горизонтальной плоскости.
    Сборка стропильных ног на земле
    Для удобства сборки стропильной фрмы на земле необходим свободный участок определённого размера и вспомогательные элементы, на которых можно разместить детали конструкции
  2. Для сборки первой фермы нужно взять две стропильных ноги и затяжку — нижнюю или верхнюю.
  3. Разложив детали на стапеле, разместить их в соответствии с чертежом фермы и скрепить гвоздями. Проверить заготовку фермы на соответствие размерам, указанным в техдокументации. При необходимости поправить расположение компонентов.
  4. Выполнить окончательную фиксацию деталей в узлах фермы, используя дополнительные крепёжные пластины. Гвоздевые пластины можно устанавливать с использованием силовой струбцины, применяя дополнительные подкладки из толстолистовой стали под её губки.
    Струбцина
    Силовая струбцина позволяет предварительно стянуть гвоздевые пластины, а затем закрепить их любым удобным способом
  5. Уложить детали второй фермы поверх первой и зафиксировать струбцинами, точно повторяя контуры нижней фермы, которая играет роль шаблона. После сборки второй фермы убрать её в сторону.
  6. Изготовить необходимое количество ферм, повторяя операции из предыдущего пункта. Таким образом обеспечивается полное соответствие всех изготовленных ферм.
    Стропильные фермы
    При изготовлении стропильных ферм по одному шаблону они будут в точности повторять размеры и форму друг друга

Монтаж стропильной системы по месту установки производится следующим образом:

  1. На крышу поднимаются первые две фермы. Для этого можно использовать наклонный настил из нескольких брусьев и довольно прочные верёвки.
  2. Первыми устанавливаются фронтонные фермы по концам крыши. Их нужно выставить строго вертикально и закрепить к мауэрлату временными укосинами.
    Монтаж готовых стропильных ферм
    Первыми нужно установить фронтонные фермы
  3. Между фронтонными фермами натягивается строительный шнур перпендикулярно расположению стропильных ног.
  4. Каждая последующая ферма устанавливается с соблюдением ранее рассчитанного шага стропил.
    Установка стропильных ферм по шпагату
    Для того чтобы все стропильные фермы были установлены ровно, между крайними конструкциями натягивается шпагат
  5. После установки последней фермы вся конструкция стропильной системы укрепляется прогонами, после чего временные крепления демонтируются.
  6. Далее монтируются остальные элементы конструкции — укосины, коньковый брус, лежни, стойки и прочее, предусмотренное в проекте стропильной системы.

Дополнительную прочность крыше придаёт обрешётка, набиваемая в последнюю очередь.

Сборка стропильных ног непосредственно по месту установки

Сборка стропил по месту применяется на крышах небольшого размера. При этом наверх подаются бруски-заготовки, из которых выпиливаются необходимые детали. Монтаж выполняется снизу вверх, начиная с установки стропильных ног. Горизонтальный уровень стропильной системы контролируется по натянутым шнурам, а вертикальность сборки ферм — строительным отвесом. Порядок монтажа такой же: сначала монтируются фронтонные фермы, затем остальные в любом удобном порядке.

Монтаж стропильных ног двускатной крыши
Сборка стропильной системы непосредственно на крыше начинается с установки стоек и конькового прогона, на который укладываются стропила

В точности выполняя требования чертежей, можно смонтировать стропильную систему самостоятельно. В одиночку это сделать практически невозможно, поэтому участие одного или двух помощников обязательно.

Видео: установка стропил своими руками

Советы и рекомендации по монтажу двускатной стропильной системы

При сборке стропильного каркаса для двускатной крыши важно придерживаться определённых правил:

  1. Вся древесина, используемая для монтажа стропильной системы, должна быть обработана антисептическими и противопожарными составами.
  2. При работе с ручным электроинструментом необходимо соблюдать требования безопасности, указанные в инструкциях.
  3. Установку гвоздевых пластин нельзя производить при помощи заколачивания молотком, это приводит к их деформации. При монтаже нужно использовать зажимающий инструмент.
  4. Под мауэрлатом должен быть проложен слой гидроизоляция. Традиционно для этого используется рубероид.
  5. При монтаже стропильной системы нужно использовать крепёж с защитным покрытием.
  6. Монтаж стропильной системы следует производить в сухую безветренную погоду.

Видео: двускатная крыша для металлочерепицы

Как и всякая кровельная система, двускатная крыша требует внимательного и ответственного отношения. Ошибки при строительстве таких кровель обходятся, как правило, дорого. Важен не только тщательный подбор материалов, но и грамотное их применение. Тем не менее основную часть работ вполне можно выполнить самостоятельно. Успехов вам!