Устройство стропильной системы крыши

Формы крыш

Кровли скатных крыш бывают разных форм. Здесь стоит выделить:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные (шатровые и вальмовые);
• ломаные.

Наиболее распространены двухскатные и четырехскатные вальмовые крыши

Самый распространенный вариант — это двухскатная или четырехскатная вальмовая крыша . Первая требует устройства фронтонов. Ломаные актуальны при возведении мансарды. Сначала стропила идут под крутым углом, а потом под меньшим. Такая технология позволяет поднять потолок мансардного помещения. Также рекомендуем прочитать про стропильную систему полувальмовой крыши .

Общие требования к стропильным системам

Крыша любого дома, вне зависимости от ее конструкционных особенностей, должна отвечать требованиям строительных норм и правил.

Устойчивость к постоянным и временным нагрузкам

Во время проектирования конструкции принимаются во внимание существующие в регионы снеговые и ветровые нагрузки, вес кровельных материалов, эпюры распределения усилий по узлам и т. д

При этом архитекторы обязательно используют коэффициент запаса прочности, для крыш деревянных домов он установлен не ниже 1,4. Это вызвано тем, что не все материалы могут отвечать расчетным показателям по прочности, возможны определенные отклонения от технологии и т. д. Кроме того, деревянные дома имеют колебания линейных размеров, стропильная конструкция должна их компенсировать за счет повышения устойчивости.

Нагрузка на стропильную систему

Минимально возможный вес

Чем меньше нагрузка на фундамент, тем надежнее строение. Крыша на деревянном доме должна противостоять динамическим и статическим усилиям и при этом иметь минимальный вес. Во время расчета конструкции определяется оптимальный вариант сечения несущих элементов. В целях понижения веса может уменьшаться сечение стропильных ног (именно они в основном влияют на вес конструкции) за счет установки различных упоров и распорок. Уменьшение веса конструкции крыши одновременно приводит к понижению ее сметной стоимости.

Качество пиломатериалов

Для изготовления стропильной системы крыши надо использовать пиломатериалы не ниже первого сорта. Дерево – уникальный живой материал, невозможно найти две доски одного и того же сорта с абсолютно одинаковыми техническими параметрами. Каждая имеет свое количество и расположение сучков, пороки естественного развития, незначительные трещины и отклонения по размерам. К подбору досок и брусьев для крыши надо подходить очень внимательно, делать ревизию пиломатериалов перед тем, как использовать их. Все отбракованные материалы можно применять для строительства неответственных или ненагруженных конструкций деревянного дома.

Пиломатериалы

Технологии устройства кровель из дерева

Кровли из различных видов древесных материалов

Способы сооружения крыш из разных материалов имеют существенные отличия, причем большинство из них допускает несколько возможных вариантов.

Различают следующие виды деревянных крыш:

• Тесовая кровля внахлестку
• Тесовая кровля внахлестку в два слоя
• Тесовая кровля вразбежку
• Драночная кровля
• Щепеная кровля

Кровля из гонта это наиболее сложная в устройстве крыша деревянная — своими руками ее без опыта работы лучше не монтировать. Этот материал представляет собой дощечки длиной 40-70 см и шириной 10-15 см, колотые вручную, реже – пиленые.

Пиленый гонт имеет шероховатую поверхность, которая лучше впитывает влагу, тогда как колотый сохраняет естественную структуру волокон.

По одной из продольных сторон дощечка стесывается на клин толщиной 3-5 мм, во второй, толщина которой – 10-12 мм, делается клиновидный паз глубиной 10-12 мм, ширина которого в начале –5 мм, к концу сужается до 3 мм.

Изготавливают гонт из хвойных пород, дуба или осины. Укладывают материал по обрешетке из жердей или бруса 40х40, 50х50 см, или сплошной обрешетке из досок.

Если делается обрешетка из бруса или жердей – их шаг по осям составляет 1/3 длины дощечек гонта. В горизонтальных рядах все пазы должны смотреть в одну сторону, в ряду узкий конец гонта вставляется в паз.

После установки каждая гонтина верхним краем прибивается к брусу обрешетки одним гвоздем. Гвоздь должен входить в брус не менее чем на 20 мм.

Для разных видов древесины используют разные гвозди: для лиственницы и кедра – медные, более подходящие по цвету, для остальных пород – обычные оцинкованные.

Внешний вид гонта

Гонт укладывают в два слоя – на беседки, фронтоны самой крыши, хозпостройки, в три – на кровлю жилых домов, редко, когда необходима повышенная надежность – в четыре ряда.

При этом следующий ряд накрывает предыдущий на половину – при двух слоях, на 2_/3 – при трех, и ¾ — при четырех.

Верхняя часть каждой дощечки, которая прибивается к обрешетке, также несколько застрагивается, чтобы уменьшить общую толщину кровли. Ряды укладываются вразбежку, то есть край дощечки верхнего ряда приходится на середину дощечки нижнего.

Разжелобки (вогнутые стыки кровли) выполняют веером, для чего используемые дощечки со стороны узкой боковины застругивают книзу на нужный угол, придавая гонту трапециевидную форму.

Перед укладкой все дощечки обрабатывают антисептиком, а если хозяева опасаются пожара – то и антипиреном (огнегасящим составом).

Шиндель и лемех укладываются точно таким же образом. Единственное отличие – в том, что дощечки здесь имеют меньшую длину – 20-40 см, соответственно, чаще устанавливаются брусья обрешетки.

Кроме того, боковины пластинок здесь не имеют пазов и конусов, а укладываются встык друг с другом. Однако – не вплотную, расстояние между дощечками в горизонтальных рядах – порядка 3-5 мм, поскольку при намокании материал набухает, и крышу начнет коробить.

При такой же конструкции, набухание при повышенной влажности закрывает щели в кровле, а при высыхании дерева проемы вновь раскрываются, и обеспечивают хорошую вентиляцию чердака.

Она:

• Имеет высокую плотность и содержание смолы, в результате не подвержена гниению и поражению паразитами
• Обладает продолжительным сроком службы
• Очень красива по структуре
• Сравнительно дешева

Схема укладки гонта

Кровля из дранки и щепы

1. дрань
2. обрешетка

Кровля из драни и щепы выполняется внахлест, и в горизонтальных, и в вертикальных рядах. Чаще всего делают трех- и четырехслойное покрытие.

Перекрываются дранки по длине по тому же принципу, что и гонт: на трехслойной кровле – на 2/3 длины, на 4-слойной – на ¾. Соседние планки в ряду перекрываются на 25-30 мм. Следующий слой укладывается так, чтобы по горизонтали верхняя планка своей серединой накрывала стык двух нижних.

В каждый брус обрешетки каждая дранка крепится гонтовым гвоздем 70х1,5. Конек подшивается уголком из досок.

Технология крепления щепеной кровли – абсолютно аналогичная, но меньше длина планок: у драни она составляет 400-1000 мм, при ширине 90-130 мм и толщине 3-5 мм. Щепа же чуть меньше: длина 400-500 мм, ширина – 70-120  и толщина – в среднем 3 мм.

Соответственно этому, для щепы потребуется более частая обрешетка: через каждые 15 см, тогда как у драни она может доходить до30 см. Вообще же, в большинстве случаев этот вид кровли устраивают по сплошной обрешетке.

Дрань и щепа – самые легкие из деревянных кровельных материалов, поэтому под них можно устраивать обрешетку из бруса 40х40 мм.

Материалы для утепления кровли

Очень важно для теплоизоляции крыши дома из бруса выбрать качественный и надежный материал. Есть ряд параметров, которым должен обязательно соответствовать утеплитель для крыши

Требования к материалам

Основные показатели качественного теплоизолятора:

• экологичность и безопасность для человека.
• низкая теплопроводность (не более 0,04 Вт/м°С);
• небольшой вес, чтобы не создавать дополнительной нагрузки на несущие элементы конструкции;
• хорошо держит свою форму;
• высокая паропроницаемость;
• звукоизолирующие свойства;
• плотность не ниже 15 кг/м3.

Какие утеплители можно использовать для крыши

Виды утеплителя для крыши

Следует сказать, что среди огромного количества современных утеплителей, не так уж и много материалов, соответствующих перечисленным выше критериям.

Для утепления кровли можно применять:

• минеральную вату;
• эковату;
• керамзит;
• пенополистирол;
• пенополиуретан.

Особенности каждого материала

Чтобы определить, какой утеплитель лучше, остановимся на каждом подробнее:

Минеральная вата по праву считается наилучшим материалом для теплоизоляции деревянного дома

При небольшом весе она имеет высокую плотность, что очень важно при утеплении кровельной конструкции. Минвата не горюча и не впитывает влагу, эти показатели особенно ценны при использовании в деревянных постройках. Устойчивость к высоким температурам позволяет ее использовать для утепления крыши бани

Материал имеет природное происхождение, его не любят грызуны, в нем не заводятся насекомые.
Эковата. Изготовлена на основе целлюлозы, имеет легкий вес и доступную стоимость. Является хорошим тепло- и звукоизолятором. Но материал обладает повышенной горючестью, для исключения воспламенения в состав добавляют антипирены, препятствующие распространению пламени. Нежелательно использовать в очень влажных помещениях.
Керамзит. Сыпучий утеплитель, состоящий из полых гранул. Благодаря своей пористой структуре имеет высокие теплоизолирующие свойства. Для эффективной теплоотдачи нужен толстый слой материала, что увеличивает нагрузку на несущие конструкции.
Пенополистирол. Представлен в виде плит, которые имеют легкий вес, высокую прочность, обладают хорошими теплоизолирующими способностями. Материал горюч, поэтому при утеплении сруба необходимо выбирать плиты с показателем горючести Г1.
Пенополиуретан. Аналогично предыдущему материалу представляет собой небольшие по весу прочные плиты, которые легко устанавливаются и долго служат. В продаже представлен также распыляемый утеплитель, но его монтаж требует наличия профессионального оборудования.

Устойчивость к высоким температурам позволяет ее использовать для утепления крыши бани. Материал имеет природное происхождение, его не любят грызуны, в нем не заводятся насекомые.
Эковата. Изготовлена на основе целлюлозы, имеет легкий вес и доступную стоимость. Является хорошим тепло- и звукоизолятором. Но материал обладает повышенной горючестью, для исключения воспламенения в состав добавляют антипирены, препятствующие распространению пламени. Нежелательно использовать в очень влажных помещениях.
Керамзит. Сыпучий утеплитель, состоящий из полых гранул. Благодаря своей пористой структуре имеет высокие теплоизолирующие свойства. Для эффективной теплоотдачи нужен толстый слой материала, что увеличивает нагрузку на несущие конструкции.
Пенополистирол. Представлен в виде плит, которые имеют легкий вес, высокую прочность, обладают хорошими теплоизолирующими способностями. Материал горюч, поэтому при утеплении сруба необходимо выбирать плиты с показателем горючести Г1.
Пенополиуретан. Аналогично предыдущему материалу представляет собой небольшие по весу прочные плиты, которые легко устанавливаются и долго служат. В продаже представлен также распыляемый утеплитель, но его монтаж требует наличия профессионального оборудования.

Методика постройки

Возведение каркаса

Деревянные конструкции крыши вполне можно монтировать своими руками.

Естественно, для этого необходимо вначале возвести каркас, на котором будет обустроена кровля:

• Стропильная система делается из толстых брусьев и досок. Мощность конструкции должна быть достаточной, чтобы выдержать ветровые и снеговые нагрузки,
• Узлы деревянных крыш проектируются с таким расчетом, чтобы уклон ската был максимальным. Для гонтовой или тесовой кровли оптимальные углы лежат в диапазоне от 55 до 70.

Деревянные стропила для крыши, на которых мы будем крепить обрешетку

• Стропила крыши опираем на мауэрлат – брус, который идет по периметру несущих стен. В верхней части стропильные доски соединяем между собой и фиксируем к коньковому прогону.
• Поверх стропил укладываем слой гидроизоляционного паропроницаемого материала. Желательно использовать специальные мембраны – тогда при утеплении кровли изнутри не будет нарушена ее естественная вентиляция.

Схема обрешетки с ориентировочными размерами

На гидроизоляцию монтируем обрешётку. Как правило, для ее изготовления используются деревянные рейки, которые крепятся к стропилам с шагом, составляющим около 1/3 длины кровельного элемента.

Когда обрешетка готова, можно начинать сами кровельные работы.

Монтаж кровельного материала

Прежде чем приступать к закреплению деталей на обрешетке, все пластинки гонта или дранки пропитываем антисептиком. Желательно также выполнить огнезащитную обработку – так мы снизим риск возникновения пожара.

Для крепления используем гвозди(лучше всего 2х60 мм). Также можно применять фосфатированные саморезы по дереву – выйдет дороже, но срок службы конструкции возрастет.

Монтаж выполняем таким образом:

Вначале набиваем первый ряд пластин на самый нижний брус обрешетки. При этом каждую деталь фиксируем минимум двумя гвоздями, забивая их на расстоянии около 20 мм от края.

Трехслойная укладка элементов

• Следующий ряд устанавливаем с перекрытием 2/3 предыдущего. Укладку проводим вразбежку, т.е. так, чтобы вертикальные стыки между гонтом в соседних рядах не совпадали.
• Продолжаем обшивать крышу, не забывая каждый следующий ряд смещать на 1/2 ширины элемента и меняя местами стороны с шипом и пазом.

Процесс монтажа

Стыки плоскостей оформляем таким образом, чтобы зазор между деталями был минимальным. Для этого стесываем части пластин гонта на нужный угол, подгоняя их по размеру.

После завершения основных кровельных работ устанавливаем коньковые планки, а если это предусмотрено проектом, то и закрепляем деревянное резное украшение на крыше избы. Далее нам остается только выполнить мелкие операции вроде установки водосточных труб, монтажа ветровых планок и т.д.

Традиционные формы резных коньков

Виды

В зависимости от высотности и предназначения здания, видов используемых растений и преследуемых целей озеленения, эко-крыша может менять свой облик. Она может с успехом обустраиваться как на скатных, так и на плоских кровельных конструкциях. В соответствии с характером использования различают следующие разновидности растительных кровель:

1. Экстенсивные. Экстенсивными зелеными кровлями называют скатные конструкции, покрытые растительным ковром, уклон которых не превышает 45 градусов. В силу особенностей архитектуры такие крыши не имеют выходов, поэтому не могут эксплуатироваться. Для озеленения кровель такого типа используются многолетние низкорослые зеленые растения (мох, злаки, клевера), которые со временем задерняют поверхность, защищая ее от механических воздействий и влияния погоды. Ухаживать за такими конструкциями достаточно просто, так как поливаются они естественным образом.

2. Интенсивные. Интенсивными эко-крышами называют плоские конструкции, относящиеся к эксплуатируемому типу. Они снабжаются выходами на кровлю, парапетом, защищающим от падений и дорожками для безопасного передвижения, поэтому на них можно выращивать не просто декоративный газон, а плодоносящие растения, которые можно использовать в пищу. Естественно, растительные кровли интенсивного типа требуют больше внимания при эксплуатации. По сути, за таким «воздушным» садом ухаживать придется также, как и за наемным.

Монтаж

Выполнить своими руками монтаж стропильной системы двускатной крыши лучше с помощниками, да и многие элементы конструкции невозможно установить в одиночку. Установка стропильной системы выполняется в несколько этапов.

Рассмотрим их пошагово:

• Сначала необходимо сделать шаблон. Стропильные фермы собираются по шаблону. Так, нужно взять две доски той же длиной, что и стропильная нога. Их присоединяют друг к другу с краев одним гвоздем. В результате получается конструкция «ножницы».
• Эту конструкцию другими краями необходимо ставить в тех местах, где есть опоры на стропильные ноги. Полученный таким образом угол (по наклону ската кровли) фиксируется на несколько гвоздей. Крепление углов нужно делать на дополнительную перекладину между досками.

• Далее готовится еще один шаблон. С его помощью можно дальше собрать конструкцию. Выполняется монтаж запилов на стропилах. Сам шаблон проще сделать из фанеры.
• Запилы вырезаются на стропилах с помощью шаблона. Соединение элементов происходит под углом наклона ската. Готовый треугольник и есть стропильная ферма. Ее поднимают на крышу и крепят к мауэрлату (при этом понадобятся лаги, лестницы).
• Крепеж стропильной системы к мауэрлату делают с помощью гвоздей, скоб, уголков. А деревянные «коротыши» помогают закрепить конструкцию от смещения вдоль оси, их нужно выставить по всей площади.
• На первоначальном этапе устанавливаются две фронтонные фермы по краям. Установка и правильная фиксация по горизонтали и вертикали производится с помощью временных подкосов, к которым крепится конструкция.

• Для надежности и удобства по краям (между вершинами ферм) протягивается шнур. Крепить его нужно таким образом, чтобы обозначить место для будущего конька. Также шнур понадобится при установке промежуточных стропил.
• На следующем этапе производится подъем и установка остальных стропильных ферм (при определенном расстоянии (обычно 0,6 м) друг от друга).
• При наличии громоздких конструкций, если есть необходимость усилить строение, их укрепляют ригелями, подкосами и подпорами.
• Прогон (коньковый брус) ставят на специальных опорах. К нему потом крепят стропила разного вида (короткие, промежуточные или диагональные).

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.

Преимущества деревянной черепицы для крыши

Кровля из дерева не может стать достойным соперником современным материалам, которые характеризуются долговечностью и отличными эксплуатационными характеристиками. Однако те, кто ценит старину, выбирают именно этот материал благодаря привлекательности и оригинальному внешнему виду.

Среди других достоинств деревянных покрытий для кровли можно выделить следующее:

• Легкость. Древесина – это прочный и одновременно легкий материал, следовательно, стропильной системе для такой кровли и фундаменту дома не требуется дополнительное усиление.
• Возможность изготовления своими руками.
• Соответствие экологическим нормам и безопасность. Дерево является самым экологичным материалом, полностью безопасным для здоровья людей и животных.

Деревянная черепица, для изготовления которой использовалась древесина высокого качества, является красивым и практичным кровельным покрытием. Благодаря сочетанию с различными стилями гонтовая кровля дополняет экстерьер дома и украшает его внешний облик.

История

Крыши, на которых произрастает трава или другие растения совсем неновое изобретение. Хотя известны даже более древние образчики этой архитектурной традиции наиболее показательным примером использования растительных кровель являются дерновые жилища исландцев, которые относятся к 18 веку. Покрытые мхом дома – характерная черта народов, проживающих на территории современной Норвегии, Канады, Великобритании, Швейцарии.

Жители стан, для которых характерен суровый, холодный, ветреный климат, сразу заметили, что крыша, покрытая растительностью, лучше защищает от низких температур, сохраняет тепло внутри дома, формируя внутри жилища приятный для жизни микроклимат. В современных условиях эко-крыши, используемые для насаждения газона или разбивки мини-огорода — скорее модная тенденция, которая позволяет заботиться о природе, о собственном здоровье и рационального организовывать жизненное пространство.

Традиционные норвежские дерновые крыши

Дома с растительными крышами в Альпах

Тщательная подготовка — залог эффективной работы

На подготовительном этапе возведения вальмовой крыши стоит принять во внимание вид материала, силу ветра и уровень атмосферных осадков в данной местности. 

При выборе угла наклона крыши стоит учесть, что в местности с сухим и жарким климатом или сильными ветрами угол должен быть минимальным (2–5°), в климатических районах с обильными осадками наклон необходимо делать больше.

Прежде чем произвести все необходимые замеры, можно самостоятельно изготовить из фанеры замерную рейку, что уменьшит вероятность погрешностей при измерениях. Все необходимые при работе размеры рекомендуется сразу нанести на рейку. Это позволит избежать многочисленных замеров, сэкономив тем самым время, и не допустить ошибок, нередко совершаемых при повторных многочисленных измерениях с помощью рулетки.

Разметку крыши рекомендуется начинать с осевой линии. Она располагается на верхнем уровне обвязки торцевой стены. Затем необходимо осуществить замер толщины коньковой доски (значение данного показателя делится пополам) и наметить, где будет расположен первый элемент стропильной системы. Один конец рейки для разметки прикладывается к линии, намеченной для расположения первой детали стропильной системы, на другом её конце намечается линия внутренней боковой стены, где будет расположена промежуточная составляющая стропильной системы. Переместив рейку на линию внешнего контура этой же стены и установив противоположный её конец на образовавшемся свесе, можно узнать точную длину свеса кровли. Точное место расположения второй составляющей стропил устанавливается путём перенесения рейки на край боковой стены и нанесения метки между боковой стеной и верхним концом обвязки.

Расчёт

Расчёт элементов конструкции вальмовой крыши производится на основе теоремы Пифагора. К основным параметрам вальмовой кровли относятся:

• Высота конька, рассчитываемая по формуле: h=b×tg α÷2, где α – величина угла расположения скатов, b — длина сооружения между стропильными ногами со стороны торца.
• Длина рядовых стропил: e=b÷2×cos α, где α – величина угла расположения скатов, b — длина сооружения между стропильными ногами со стороны торца.

• Совокупная площадь всех скатов: S=2ea, где e — длина рядовых стропил, a — протяжённость по длине постройки между стропилами.

Подбираем материал и орудия

Немаловажное влияние на прочность и долговечность вальмовой конструкции оказывает правильный выбор материала, используемого при изготовлении стропил. Будет ли кровля надёжным укрытием от непогоды или же хлипким сооружением, подверженным быстрому износу, зависит от ответственности застройщика

При строительстве вальмовой кровельной системы наиболее популярными являются лиственные и сосновые породы. Во избежание порчи древесины вредителями материал обязательно должен быть хорошо высушенным и пропитанным антисептическими средствами. В качестве материала для поверхности крыши профессионалы рекомендуют использовать мягкую черепицу. Она даёт возможность воплотить множество стилевых решений и экономит как денежные, так и трудовые затраты на монтаж. Для прочности стропильной системы кровельные мастера советуют подбирать материал одинакового состава и сечения, а также применять единое средство крепежа.

В список необходимых инструментов и материалов следует внести:

• Шуруповёрт;
• Уровень;
• Молоток;
• Рулетка;
• Дисковая пила;
• Гвозди и шурупы для кровли;
• Карандаш;
• Утеплитель;
• Гидроизоляционная плёнка;
• Проволока (диаметр 4 мм);
• Антисептик;
• Разметочная рейка.

После того как все нужные измерения и расчёты произведены, а необходимый реквизит подготовлен, можно начинать монтаж кровельной конструкции.