Стропильная система , бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.
На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:
- прочность креплений стропил к коньку и мауэрлату;
- верный расчет опорной конструкции для стропил в зависимости от длины пролета;
- выбор стропильного материала;
- шаг между стропилами.
Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.
На чем основываются расчеты?
При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:
Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:
- веса стропил,
- веса обрешетки,
- веса кровельного материала и утеплителя,
- снеговой нагрузки (справочная информация, уникальная для каждого региона),
- ветровой нагрузки (тоже справочная информация),
- веса человека (при необходимости ремонта или чистки, 175 кг/кв.м).
Для проведения точных расчетов специалисты используют особые формулы из сопромата, но при постройке частного можно воспользоваться приблизительными рекомендациями.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.
Методика расчета шага каркаса крыши:
- Замерить длину крыши от торца до торца.
- Полученное расстояние поделить на максимальный размер шага.
- Полученное значение округлить до большего целого . Это количество межстропильных пролетов.
- Общую длину крыши поделить на количество пролетов . Это искомый размер шага стропил.
- К количеству пролетов добавить единицу .Это необходимое количество стропил.
Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.
Шаг стропильной ноги в зависимости от материала
Можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.
Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.
В тех регионах, где снеговая нагрузка значительно превышает ветровую, рекомендуется применение крыш со скатом 35 – 45 градусов.
Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см , бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм . При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм .
Стропильная конструкция под профнастил
Стропильная конструкция под керамическую черепицу
Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:
- В 5 – 10 раз больший вес, приводящий к удвоению веса всей крыши . Это приводит к необходимости использовать частый шаг (0,6-0,8 метра ) и увеличенную на 25% площадь сечения стропил.
- Мелкосборный характер материала. Увеличивает требования к точности установки поперечной обрешетки. Шаг обрешеточного бруса, допустимые сечения и углы установки всегда указываются в инструкции к каждой конкретной модели черепицы.
Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов , рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов . Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм .
Стропильная конструкция под металлочерепицу
Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.
Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м , для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов .
Стропильная конструкция под ондулин
Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:
- допустимый угол монтажа – 5 – 45 градусов ;
- расстояние между стропилами – 60 см при угле ската до 15 градусов, до 90 см – при угле более 15 градусов ;
- обрешетка – сплошная фанерная на склоне до 10 градусов , доска 30х100 мм с шагом 45 см на склоне 10 – 15 градусов , брус 40х50 мм с шагом 60 см на склоне свыше 15 градусов.
Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.
Стропильная конструкция под покрытие из шифера
Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:
- Из-за низкой герметичности нежелательно использовать шиферные крыши с углом ската менее 22 градусов. При необходимости монтажа такой крыши в качестве инструкции можно использовать рекомендации по установке ондулина, с поправкой на универсальный шаг обрешетки – 55 см.
- Допустимый угол для установки стропил под шифер – до 60 градусов.
- Шаг установки выбирается от 0,8 до 1,5 м , в зависимости от сечения стропильной ноги, нагрузки и наличия обрешеточного материала.
- Материал на стропила подбирается несколько большего сечения, чем для легких кровель . Для наиболее популярного шага 1,2 м берется брус сечением от 75х150 до 100х200 мм , в зависимости от длины пролета между опорами.
- Материал под обрешетку подбирается в соответствии с величиной расстояния между стропилами – брус 50х50 мм до 1,2 м, брус 60х60 мм – 1,2 м и более.
- Шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист лежал на трех брусьях, и имел нахлест на 15 см с соседним. Учитывая стандартную длину листа 1,75 м , используется шаг 80 см .
Стропила для односкатной и двускатной кровли
Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.
Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов .
Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.
Двухскатная крыша
представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.
Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра
Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.
Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов , для ветреных – 20 градусов .
Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.
- Верное крепление стропил не менее важно, чем правильный расчет конструкции. Перед самостоятельным монтажом крыши стоит взять урок у опытного плотника и почитать обучающую литературу.
- При выборе шага стропил не забывайте о теплоизоляции. Все виды утеплителя способны немного сжиматься, поэтому покупать их можно по приблизительному размеру. Наиболее часто выпускаемые размеры – 60, 80, 100, 120 см.
- Для крыш с уклоном от 45 градусов и более можно не учитывать вес человека на крыше. Это снимает 175 килограмм расчетной нагрузки на квадратный метр и позволяет ставить стропила в среднем на 20% реже.
- Снежную и ветровую нагрузку в регионах России можно узнать по нормативным документам – картам в приложении Ж к .
- В сети существует множество онлайн-калькуляторов для крыши , способных если не рассчитать верно все нюансы, то хотя бы посоветовать подбор верного сечения для стропила.
Двускатная крыша образуется на базе каркаса, сочетающего в себе элементарность устройства и непревзойдённую надёжность. Но этими достоинствами костяк кровли в два прямоугольных ската может похвастаться только в случае тщательной подборки стропильных ног.
Параметры стропильной системы двускатной крыши
К расчётам стоит приступать, если вы понимаете, что стропильная система двускатной кровли - это комплекс треугольников, самых жёстких элементов каркаса. Они собираются из досок, размер которых играет особую роль.
Длина стропил
Определить длину прочных досок для стропильной системы поможет формула a²+ b²= c², выведенная Пифагором.
Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши
Параметр «a» обозначает высоту и выбирается самостоятельно. Он зависит от того, будет ли подкровельное пространство жилым, также имеет определённые рекомендации, если планируется мансарда.
За буквой «b» стоит ширина здания, разделённая надвое. А «c» представляет собой гипотенузу треугольника, то есть длину стропильных ног.
Допустим, что ширина половины дома равна трём метрам, а крышу решено сделать высотой два метра. В этом случае длина стропильных ног будет достигать 3,6 м (c=√a²+b²=4+√9=√13≈3,6).
К цифре, полученной из формулы Пифагора, следует приплюсовать 60–70 см. Лишние сантиметры понадобятся, чтобы вынести стропильную ногу за стену и сделать необходимые запилы.
Шестиметровое стропило - самое длинное, поэтому подходит в качестве стропильной ноги
Максимальная длина бруса, используемого в качестве стропильной ноги, – 6 м. Если требуется прочная доска большей длины, то прибегают к приёму сращения - прибиванию к стропильной ноге отрезка от ещё одного бруса.
Сечение стропильных ног
Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:
- 10х10 или 15х15 см - для бруса мауэрлата;
- 10х15 или 10х20 см - для стропильной ноги;
- 5х15 или 5х20 см - для прогона и подкоса;
- 10х10 или 10х15 см - для стойки;
- 5х10 или 5х15 см - для лежня;
- 2х10, 2,5х15 см - для обрешётин.
Толщина каждой детали несущей конструкции кровли обусловливается нагрузкой, которую ей предстоит испытывать.
Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги
На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:
Наиболее существенно на сечении стропильных ног сказывается шаг стропил. Увеличение расстояния между брусьями влечёт за собой усиление давления на несущую конструкцию кровли, а это обязывает строителя использовать толстые стропильные ноги.
Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага
Переменное воздействие на стропильную систему
Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.
Время от времени и с разной интенсивностью на несущую конструкцию крыши воздействуют ветер, снег и атмосферные осадки. В общем, скат кровли сравним с парусом, который под напором природных явлений может порваться.
Ветер стремится опрокинуть или приподнять крышу, поэтому важно произвести все расчёты правильно
Переменная ветровая нагрузка на стропила определяется по формуле W = Wo × k x c, где W - это показатель ветровой нагрузки, Wo - значение ветровой нагрузки, характерной для определённого участка России, k - поправочный коэффициент, обусловливаемый высотой сооружения и характером местности, а c - аэродинамический коэффициент.
Аэродинамический коэффициент может колебаться в рамках от -1,8 до +0,8. Минусовое значение характерно для поднимающейся крыши, а плюсовое - для кровли, на которую ветер давит. При упрощённом расчёте с ориентацией на улучшение прочности аэродинамический коэффициент считают равным 0,8.
Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома
Нормативное значение ветрового давления узнают по карте 3 приложения 5 в СНиП 2.01.07–85 и специальной таблице. Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, тоже стандартизован.
Таблица: нормативное значение ветрового давления
Таблица: значение коэффициента k
На ветровой нагрузке отражается не только местность. Большое значение имеет зона расположения жилья. За стеной из высоких зданий дому почти ничего не грозит, но на открытом пространстве ветер может стать для него серьёзным врагом.
Снеговая нагрузка на систему стропил вычисляется по формуле S = Sg × µ, то есть вес снежной массы на 1 м² умножается на поправочный коэффициент, на значении которого отражается степень наклона кровли.
Вес снегового пласта указан в СНиП «Стропильные системы» и определяется типом местности, где построено здание.
Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом
Поправочный коэффициент, если скаты кровли кренятся менее чем на 25°, приравнивается к единице. А в случае наклона крыши на 25–60° этот показатель уменьшается до 0,7.
Когда крыша наклонена более чем на 60 градусов, снеговую нагрузку сбрасывают со счетов. Всё-таки с крутой кровли снег скатывается быстро, не успевая оказать негативного влияния на стропила.
Постоянные нагрузки
Нагрузками, воздействующим беспрерывно, считают вес кровельного пирога, включая обрешётку, утеплитель, плёнки и отделочные материалы для обустройства мансарды.
Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила
Вес кровли - это сумма веса всех материалов, использованных при строительстве крыши. В среднем он равен 40–45 кг/м.кв. По правилам на 1 м² стропильной системы не должно приходиться более 50 кг веса кровельных материалов.
Чтобы в прочности стропильной системы совсем не осталось сомнений, к расчёту нагрузки на стропильные ноги стоит добавлять 10%.
Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²
| Тип кровельного финишного покрытия | Вес в кг на 1 м² |
| Рулонное битумно-полимерное полотно | 4–8 |
| Битумно-полимерная мягкая черепица | 7–8 |
| Ондулин | 3–4 |
| Металлическая черепица | 4–6 |
| Профнастил, фальцевая кровля, оцинкованные металлические листы | 4–6 |
| Цементно-песчаная черепица | 40–50 |
| Керамическая черепица | 35–40 |
| Шифер | 10–14 |
| Сланцевая кровля | 40–50 |
| Медь | 8 |
| Зелёная кровля | 80–150 |
| Черновой настил | 18–20 |
| Обрешётка | 8–10 |
| Сама стропильная система | 15–20 |
Количество брусьев
Сколько стропил понадобится для обустройства каркаса двускатной кровли, устанавливают, разделив ширину крыши на шаг между брусьями и прибавив к полученному значению единицу. Она обозначает добавочное стропило, которое потребуется поставить на край кровли.
Допустим, между стропилами решено оставлять по 60 см, а длина крыши составляет 6 м (600 см). Получается, что необходимо 11 стропил (с учётом добавочного бруса).
Стропильная система двускатной крыши - это конструкция из определённого количества стропил
Шаг брусьев несущей конструкции кровли
Чтобы определить расстояние между брусьями несущей конструкции кровли, следует обратить пристальное внимание на такие моменты, как:
- вес кровельных материалов;
- длина и толщина бруса - будущей стропильной ноги;
- градус наклона кровли;
- уровень ветровой и снеговой нагрузок.
Через 90–100 см стропила принято располагать в случае выбора лёгкого кровельного материала
Нормальным для стропильных ног считается шаг в 60–120 см. Выбор в пользу 60 или 80 см делают в случае строительства кровли, наклоненной на 45˚. Таким же маленьким шаг должен быть при желании покрыть деревянный каркас крыши тяжёлыми материалами вроде керамической черепицы, асбоцементного шифера и цементно-песчаной плитки.
Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения
Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши
Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.
При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:
- По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr - это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A - расстояние между стропилами в метрах, а Q - суммарная нагрузка в кг/м².
- Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
- Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H - это высота сечения в см, Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B - ширина сечения см, Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt - это квадратный корень.
- Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B - ширину сечения (см), а H - высоту сечения (см).
- Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.
Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)
| Толщина доски - ширина сечения (B) | Ширина доски - высота сечения (H) | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Пример расчёта несущей конструкции
Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м. В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².
Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.
Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:
- Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м - распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
- H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
- H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
- 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
- 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
- H ≥ (примерная высота сечения стропила).
В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).
Эта величина вполне соответствует показателю прогиба в нормативных документах, и это доказывается неравенством 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1. Подставив в него значения (3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³), получится обнаружить, что 0,61 < 1. Можно сделать вывод: сечение пиломатериала выбрано верно.
Видео: подробный расчёт стропильной системы
Расчёт стропильной системы двускатной крыши - это целый комплекс вычислений. Чтобы брусья справились с возлагаемой на них задачей, строителю нужно безошибочно определить длину, количество и сечение материала, узнать нагрузку на него и выяснить, каким должен быть шаг между стропилами.
Двускатная крыша является наиболее популярной конструкцией в частном домостроении. Стропильная система двускатной крыши должна обеспечить опорную площадку для монтажа кровли. Правильно рассчитанный шаг стропил двускатной крыши позволяет обеспечить прочность и устойчивость конструкции ко всем внешним нагрузкам, создать долговечное и надежное кровельное покрытие. В этой статье рассматриваются конструкционные особенности стропильной системы, порядок расчета и монтажа. Эта информация позволит правильно понять методику создания двускатной крыши, чтобы во время строительства не задавать работникам лишних вопросов.
Расстояние между стропилами для двухскатной крыши
Среди людей, занятых строительством частного или дачного дома, постоянно ведутся дискуссии о наиболее удачной конструкции крыши и количестве опорных элементов. Чтобы разобраться в этих мнениях и принять ту или иную сторону, необходимо рассмотреть общее устройство крыши.
Существует два типа конструкции стропил:
Висячие .
Наслонные .
Применяются на относительно небольших домах с длиной опорных элементов не более 6 м. Конструкция состоит из ряда стропильных ферм, имеющих форму равнобедренного треугольника. Фермы устанавливаются на обвязку из бруса (мауэрлат), соединяются между собой планками обрешетки. Несущая способность висячих стропил относительно невелика, но простота конструкции, экономичность и высокая скорость монтажа являются их преимуществами. Вариантов реализации висячих стропил довольно много, что объясняется распространенностью небольших построек, не нуждающихся в сложной и массивной конструкции крыши.
Конструкция наслонной стропильной системы несколько сложнее. По периметру перекрытия верхнего этажа укладывается прочный брус – мауэрлат. По продольной центральной оси устанавливаются две (или больше) вертикальные стойки, высота которых определяет угол наклона скатов. Между стойками устанавливается коньковый прогон, который проходит по всей длине крыши и служит опорной линией для стропильных ног. Каждая из них имеет две точки опоры – внизу это мауэрлат, а вверху – коньковый прогон.
Для образования дополнительной поддержки, исключающей провисание опор, используются подкосы – наклонные планки, прикрепленные к стропильным ногам под углом, близким к прямому и упирающиеся в нижней части в центральный нижний брус – лежень.
Шаг лаг для крыши – это расстояние между двумя соседними стропилами. Он определяется количеством лаг, равномерно распределенных по длине продольной оси крыши. Основными опорными конструкциями для кровли являются стропила и обрешетка, образующие наклонные поверхности с заданной геометрией и площадью. Угол наклона определяет ветровую и снеговую нагрузки, причем, с возрастанием угла увеличивается ветровая, а с уменьшением – снеговая нагрузка на кровлю.
На нашем сайте Вы можете ознакомиться с самыми . В фильтрах можно выставить желаемое направление, наличие газа, воды, электричества и прочих коммуникаций.
От чего зависит шаг расположения стропил
Рассмотрим факторы, определяющие шаг между стропилами двухскатной крыши, подробнее. Необходимо сразу учесть, что количество стропил определяет несущую способность. Уменьшение их числа усложняет монтаж утеплителя, способствует провисанию планок обрешетки и кровли, установленной на них.
В то же время, слишком частое размещение стропил также создает трудности при монтаже утеплителя. Его приходится подгонять по ширине, что создает отходы, т.е. непроизводительный расход материала. Поэтому часто критерием для определения шага стропил используют размер теплоизолятора. Например, многие виды минеральной ваты имеют ширину 60 см, что вполне подходит для большинства конструкций двускатных крыш.
Кроме того, шаг стропил напрямую зависит от их количества. Это расчетная величина, которая определяется исходя из несущей способности опорных элементов. Нагрузки, воздействующие на кровельное покрытие, а также вес самого покрытия имеют достаточно большие значения, поэтому для их принятия нужна устойчивая и прочная конструкция. Необходимо учитывать, что тип стропильной системы также имеет значение, поскольку наслонные стропила значительно тяжелее висячих, они образуют заметную нагрузку на стены и фундамент дома.
Ветровая и снеговая нагрузки – это внешние факторы, влияющие на конструкцию крыши. Вес снега в зимний период способен продавить или даже сломать крышу, если ее конструкция не рассчитана должным образом. В приложениях СНиП есть специальные данные о среднегодовом количестве снега в разных регионах. В некоторых из них на каждый квадратный метр приходится до полутонны снега.
Кроме снега, серьезные нагрузки создает ветер. При этом, если снеговая нагрузка статична, то ветровые воздействия внезапны и неравномерны. Ветер может подняться в любое время года, и зимой, и летом, что заставляет относиться к нему со всей серьезностью. При выборе угла наклона следует выяснить силу и направление преобладающих ветров в регионе, узнать о возможности ураганных порывов. В приложениях СНиП имеется.
Все эти факторы определяют параметры стропильной системы и расстояние между отдельными опорами.
Зависимость шага стропил от материала кровли
Существует большое количество видов кровельного покрытия. Большинство из них заметно устарели и мало используются в современном строительстве. Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:
Профлист .
Металлочерепица .
Необходимо учесть, что профлист и профнастил представляют собой одну группу профилированного покрытия. Некоторые источники считают их разными наименованиями одного и того же материала, другие разделяют их по высоте волны. У профлиста высота волны больше, а профнастил несколько более плоский. Первый вид может использоваться не только как кровельное покрытие, но и в качестве материала для строительства заборов, ограждений, металлических гаражей и т.п.
Профнастил имеет меньшую волну и предназначен для укладки в качестве кровли. Оба материала имеют общую специфическую особенность – профилирование выполнено только в продольном направлении, что расширяет их возможности и позволяет делать кровлю для круглых крыш и навесов.
Шаг стропил двускатной крыши под профнастил выбирается с учетом этой особенности материала. Если величина будет слишком завышенной, появится возможность провисания кровли между стропилами. Кроме того, появится чрезмерная нагрузка на планки обрешетки, которые могут быть не готовы к ней. Важным параметром также становится площадь ската. Шаг стропил односкатной крыши под профнастил намного меньше, чем у двускатной кровли, поскольку длина опорных элементов и величина нагрузки у нее значительно возрастают и требуют повышенного количества опор.
Металлочерепица внешне напоминает полотно из натуральной керамической черепицы. По всем своим эксплуатационным качествам она очень похожа на профнастил или профлист, но в физическом отношении она имеет важную особенность – наличие не только продольных, но и поперечных волн. Это позволяет несколько увеличить шаг между стропилами двухскатной крыши под металлочерепицу, или руководствоваться при выборе размерами теплоизолятора.
При использовании шифера или ондулина шаг стропил принимают соответственно степени жесткости этих материалов. Как вариант, увеличивают плотность укладки обрешетки, или устанавливают сплошной вариант из толстой фанеры.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Существует два варианта расчета:
Инженерный расчет с использованием соответствующих формул и методик.
Использование онлайн-калькуляторов , дающих ответ после внесения собственных исходных данных.
Первый способ годится только для профессионального проектировщика кровельных систем. Для неподготовленного человека выполнить подобные вычисления крайне сложно, поскольку нужны различные специфические данные, коэффициенты, табличные значения, которые сложно найти и надо правильно использовать. Расчеты, полученные с помощью онлайн-калькуляторов, также не рекомендуется применять для реального строительства, а использовать как вариант уточнения или проверки результатов расчета, выполненного специализированными организациями.
Видео описание
В видео можно увидеть, какой должен быть шаг стропил:
Заключение
В заключение необходимо напомнить, что все проектные и расчетные мероприятия должны быть выполнены подготовленными и специально обученными специалистами. Шаг стропил – это важная и ответственная величина, определяющая несущую способность крыши. Разрушения, вызванные неспособностью принимать существующие нагрузки, достаточно серьезны и способны поставить под вопрос возможность проживания в доме, поэтому необходимо максимально серьезно отнестись к решению этого вопроса.
О важности крыши для любого строения спорить бессмысленно. Недаром за всю историю человечества было изобретено более десятка различных видов кровель от простых до достаточно сложных в проектировании и строительстве. Важным элементом при планировании возведения крыши является шаг между стропилами – прочными брусками, являющимися основой конструкции. Об этом и пойдет речь в данной статье.
Расстояние между основой кровельных скатов не является постоянной величиной и зависит от следующих составляющих:
- вида кровли;
- угла наклона ската;
- вида предполагаемого к установке кровельного материала;
- размеров сечения стропил.
Прежде чем приступать к процессу возведения верхней конструкции дома следует выполнить расчет, определив оптимальное, расстояние между стропилами.
Шаг стропил двускатной крыши
Наибольшее распространение в нашей стране получили двускатные крыши. Они представляют собой конструкцию, имеющую две параллельных плоскости, с углом наклона относительно горизонта от 20 до 50 градусов.
При недостаточном уклоне кровли двускатной крыши в заснеженных районах есть опасность скопления больших снежных масс, что может привести к разрушению конструкции. Увеличение угла скатов в регионах с преобладанием сильных ветров также чревато высокой нагрузкой и опасностью разлома не только кровли, но и всего строения в целом.
Стропильная система мансардной крыши
Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.
Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.
Стропила в односкатной крыше
Для хозяйственных построек и некоторых домов в частном исполнении применяются крыши, имеющие один скат. В связи с ограничением угла наклона на них оказывается высокое давление. Специалисты рекомендуют для стропил односкатной крыши использовать пиломатериал увеличенного сечения, с установкой минимального шага друг от друга.
При расчете расстояний, на которых устанавливаются балки кровли, особое внимание следует уделить величине снеговой нагрузки в конкретной местности. При малом уклоне эта характеристика имеет большое значение. Кровельный материал для подобных крыш лучше выбирать с минимальной собственной массой, что позволит снизить изгибающую нагрузку.
Стропильная система вальмовой крыши
Наиболее сложной в строительстве считается стропильная система вальмовой крыши. Данный вид называют четырехскатной, так как кровля образуется не только боковыми, но и дополнительными торцевыми скатами, где установка стропил осуществляется не на конек, а на угловые тетивы. Это предъявляет особые требования к организации кровельного каркаса.
Под вальмовой крышей мансарду устраивают не часто. Это связано с небольшим углом наклона стропил и кровли в целом. В случае увеличения угла скатов к горизонту, расстояние между стропилами увеличивают, при уменьшении — наоборот. Дополнительным аспектом расчета служит и используемый кровельный материал.
Зависимость шага стропил от кровельного материала
Кроме снеговых и ветровых нагрузок, относящихся к переменным, на кровлю действует и постоянная (статическая), усилие которой, зависит от используемого кровельного материала. Не секрет, что различные виды кровли обладают собственной массой, которая может отличаться в 10 и более раз.
Правильный выбор материала оказывает влияние не только на верхнюю, но и на все остальные части конструкции жилого дома и других строений. Недаром, при проектировании фундамента необходимо заранее определиться с выбором кровли.
Кровля из профлиста
В настоящее время, одним из наиболее распространенных кровельных материалов, является профилированный лист, выпускающийся оцинкованным или с последующим полимерным покрытием. К отличительным особенностям профлиста отнесят следующие параметры:
- Высокая коррозионная стойкость;
- Как следствие, продолжительный (более 15 лет) срок эксплуатации;
- Легкий монтаж даже без необходимой квалификации;
- Малая масса листа (вес 1 м 2 составляет 4-5 кг).
Так как данный кровельный материал не оказывает высокой нагрузки на стропильную систему, расстояние между элементами выбирается максимально возможным для того или иного угла наклона. Кроме этого профлист не требует высоких прочностных характеристик от обрешетки крыши. Все это вкупе позволяет минимизировать общую нагрузку на фундамент и стены.
Кровля из металлочерепицы
Вторым распространенным видом стальных кровельных материалов является металлочерепица. Этот вид профлиста, удачно имитирующий натуральный глиняный материал, но с меньшей массой (в 10 и более). Особенностью стропил под металлочерепицу является меньший размер сечения.
Выбирая, на каком расстоянии устанавливать стропила, в первую очередь следует руководствоваться динамической нагрузкой. Как и профлист, металлочерепица не требовательна к размерам стропильных ног и хорошо монтируется на обрешетку из дюймовой доски хвойных пород. Все это делает металлическую кровлю малозатратной.
Стропильная система под ондулин
В 21 веке на смену волнистых листовых материалов пришел более долговечный и легкий аналог – ондулин. Среди прочих — самый легковесных материал. Масса листа не превышает 6 кг.
Малая толщина листов ондулина при углах скатов менее 15 о требует обустройства сплошной обрешетки из листов фанеры, например, что потребует соответствующего шага стропил. На это следует обратить внимание при расчетах.
Шиферная кровля
Не так давно, широкое распространение имел волнистый материал из асбесто-цементной смеси, называемый шифером. Высокая масса и хрупкость – основные недостатки, однако и поныне он находит своих поклонников при строительстве различных хозяйственных построек.
Высокая масса, сравнимая с весом глиняной черепицы не позволит применить ту же стропильную систему, что и под металлочерепицу. Строительными нормами определен минимальный угол уклона крыши из шифера в 22 о и более. В противном случае нагрузка от самого материала и стропильной системы с обрешеткой превышает допустимые параметры. Шаг наклонных брусьев, как и их сечение выбираются индивидуально в каждом конкретном случае.
Поликарбонат на крыше
В последние годы все чаще на крышах веранд и беседок стал использоваться искусственный полимерный материал – поликарбонат. Выпускаемый в двух исполнениях – монолитный и сотовый. Первый по своим свойствам схож с обыкновенным кварцевым стеклом, но значительно превосходит его по прочности. Второй обладает меньшими механическими свойствами, но высокой теплоизоляцией и светопропускной способностью.
Сотовый поликарбонат стандартно значительно легче монолитного собрата. Его используют в качестве кровли без использования обрешетки при условии шага, не превышающего ½ ширины листа материала. Высокая прочность монолитного аналога также позволяет избегать поперечных стропилам элементов. Достаточная гибкость позволяет крыть полукруглые крыши на металлическом каркасе, шаг которого не превышает 0,9 метра.
Тематический материал:
Стропила под мягкую кровлю
Оригинальный узор можно получить благодаря использованию мягких кровельных материалов, стелящихся при помощи клеевого слоя. Устанавливаются которые на сплошную обрешетку из фанеры или ОСП. Шаг стропил должен позволять закрепить листы, поэтому его выбирают кратным ½ ширины. При условии стандартных размеров фанеры 1520х1520 мм, межосевое расстояние между стропилами будет равно: 1520:3=506 мм.
Шаг стропил под утеплитель
Монтаж жилых подкровельных пространств часто совмещают с укладкой листов утеплителя в стропильном промежутке. Наиболее распространены плиты с размерами 600х1000мм. Эти параметры и используем в качестве отправных.
Схема расчета шага стропил
По строительным нормам шаг стропил крыши располагается в интервале 0,6 – 1 метр. Окончательный его расчет выполняют по несложной формуле в зависимости от общей длины крыши. Для расчета необходимо выполнить следующий перечень действий:
- определить, какое расстояние должно быть между стропилами для ваших конкретных условий строительства. По справочнику определяется величина ветровых и снеговых нагрузок в местности.
- длина крыши делится на желаемое расстояние, прибавив единицу. Полученный результат будет равен количеству стропильных ног, которые устанавливаются на одном скате кровли. В том случае, если величина не является целым числом, её округляют.
- длина крыши делится на рассчитанное выше количество стропил, получаем окончательный шаг в метрах.
Например, при наклоне ската в 30 градусов максимальное расстояние между стропилами двускатной крыши под металлочерепицу составляет 0,6 мера. Длина предполагается равной 16 метров. Следовательно:
- 16:0,6+1=27,66;
- округлив результат, получим 28 стропил на один скат;
- 16:28=0,57 метра – межосевой промежуток стропильных ног для данных конкретных условий.
Как видно, технология расчета не сложна, но это лишь примерная схема. Учет многих других указанных выше параметров может внести определенные коррективы.
Как известно, крыша любого строения – это его верхняя часть, которая может соединять в себе защитную и декоративную функции. Защищает крыша в основном от попадания сверху внутрь здания атмосферных осадков, одновременно своим видом, материалом и цветом кровли может подчеркивать архитектурную особенность здания.
Деревянные брусья, из которых состоит жесткий каркас крыши называются стропила, непосредственно на них уже монтируется выбранный кровельный материал.
Как строения несут в себе разные функциональные наполнения (к примеру, жилые дома или производственно-технологические постройки), так и крыши различных зданий отличаются друг от друга. Их форма может напрямую зависеть от климатических условий: от ветровой нагрузки или количества выпадающего снега. Кровлю от последнего сложно очищать, если ее наклон 30 0 и менее, а большая «парусность» высокой крыши может быть серьезной проблемой при порывах ветра более 18 м/сек.
Среди огромного многообразия крыш большинство обычно состоит из кровли и набора строительных конструкций, которые удерживают эту кровлю.
Одними из основных элементов этих конструкций являются, как правило, деревянные брусья, на которые монтируется кровельное покрытие. Эти брусья называются стропилами или фермами. Они же и являются элементами жесткости, определяющими механическую прочность крыши, а также теми направляющими, которые определяют угол наклона кровельного покрытия.
Располагаться стропила могут либо от одной до другой наружной стены здания, с определенным наклоном, либо от центра (конька) крыши до наружной стены. По первому способу устраиваются односкатные кровли, по второму – двускатные.
Можно предположить, что чем ближе друг к другу будут располагаться эти фермы-стропила, тем надежнее будет основание для кровельного покрытия.
Однако избыточное использование материалов утяжеляет конструкцию и ведет к удорожанию строительства. Поэтому вопрос о том, как ставить стропила, – один из основополагающих при проектировании крыши.
Стропила бывают двух видов: так называемые «висячие», опирающиеся своими концами только на наружные несущие стены, и такие, которые опираются одним из своих концов на внутреннюю несущую стену здания или же внутреннюю колонну. Фермы последнего вида называются «наслонными».
Правильное размещение и крепление этих элементов здания является основой того, что верхняя его часть не деформируется под воздействием возможных нагрузок.
Как правильно ставить стропила
Общие положения
При проектировании кровли строения, определяя количество ферм и расстояние между ними, обязательно принимают во внимание необходимое сечение бруса, используемого для устройства стропил, определяют его материал и оптимальную длину стропилины. Обычно на устройство стропил используют брус из деревьев хвойных пород, сечением от 50х150 мм (считается наиболее применяемым) или более.
Длина ферм напрямую зависит от размера коробки здания, типа крыши, а также от ее высоты. Сечение применяемого бруса и расстояние между стропилами задают прочность несущей конструкции для кровли. Расстояние между осями соседних ферм называется и рассчитывается при проектировании кровли. На практике применяемый шаг может принимать величину от 600 до 2000 мм. Указанный шаг взаимосвязан с длиной ферм: чем они короче, тем на большее расстояние между собой их можно установить.
Существует обобщенная методика расчета указанного расстояния. Она заключается в том, что по таблице определяется предварительный шаг стропил. Измерив затем длину свеса кровли одного ската по нижнему краю, полученное расстояние нужно разделить на шаг, определенный по таблице. Полученный результат и добавленная к нему единица после округления в большую сторону будут соответствовать количеству необходимых стропил для одного ската проектируемой крыши.
Точное расстояние между осями «ног» соседних ферм получится при делении длины одного ската кровли на количество стропилин, рассчитанных для него.
Таким образом можно определить, через какое минимальное расстояние можно устанавливать стропилины, чтобы кровельная несущая конструкция соответствовала бы расчетным требованиям по нагрузке.
Однако приведенный метод не учитывает возможные дополнительные нагрузки на конструкцию, связанные с применением разного рода кровельных покрытий, от шифера до ондулина. Не учитывает необходимости организации свободного пространства между фермами для размещения полотен или плит применяемого утеплителя для кровли.
В случае когда планируется использование утепляющих средств, ширина полотен или панелей которых заведомо известна, можно сразу определить, через какое расстояние следует устанавливать стропила. Рекомендуется в таких случаях шаг приравнивать к ширине утеплителя, за минусом от 1,5 до 2 мм.
Рекомендации по выбору шага стропил для разного кровельного покрытия
Для кровли из профнастила шаг выбирается в пределах от 600 до 900 мм. При этом брус рекомендуется оптимального сечения – 50х150 мм.
Для тяжелой кровли из керамической черепицы характерна повышенная нагрузка на стропила, порядка 60 – 70 кг/м 2 . Шаг рекомендуется в пределах от 800 до 1300 мм. Причем он может увеличиваться пропорционально увеличению угла наклона кровли. К примеру, расстояние между фермами должно быть не более 800 мм, если угол наклона кровли не превышает 15 0 . При увеличении указанного угла до 70 0 шаг может быть увеличен до максимума. Сечение бруса для такой кровли рекомендуется от 50х150 до 60х180 мм.
Устройство несущей конструкции кровельного покрытия для металлочерепицы мало чем отличается от стандартного. Материал, по сравнению с керамикой, легче почти в два раза: нагрузка на 1 м 2 не превышает 30 кг. К применению рекомендуется брус с размерами 50х150 мм. Некоторые особенности крепления верхних концов стропил связаны с обеспечением вентиляции металлической кровли для предупреждения появления конденсата.
Шиферная кровля – это для многочисленных зданий оптимальное решение, несмотря на то, что этот материал признан вредным и запрещен к применению в европейских странах.
Рекомендации к установке стропил для кровельного покрытия из волнистого шифера типовые: их ставят в промежутках от 600 до 800 мм, могут быть 50х100 или 50х150 мм.
Для кровельного покрытия из ондулина предлагается выполнять по рекомендациям, действующим для шиферной кровли. Современный инновационный материал ондулин внешне похож на шифер, но легче последнего раз в пять.
Определение межстропильного расстояния для многоскатных (шатровых) крыш производится отдельно для каждого ската. Для строений, у которых «коробка» собрана из бревен или бруса, нижний конец стропилин крепится непосредственно к верхней части наружной несущей стены, а не к специальному брусу, проложенному по периметру верхней части здания (мауэрлату). Такой способ монтажа делает особенно высокой цену ошибки при определении шага стропил, так как устранить подобную ошибку бывает весьма сложно.
Несущая стропильная конструкция для мансардной крыши
Для таких крыш несущие конструкции для кровли обычно выполняются из деревянного бруса. Шаг стропил для ската длиной не более 15 м может быть выбран в пределах от 800 до 1000 мм. Для мансард со скатами длиной более 15 м рекомендуется применять стропила-фермы из металла.
Необходимо заметить, что для всех видов крыш при определении шага стропил следует учитывать наличие существующих вертикальных конструктивных элементов здания, проходящих через чердак и кровлю. К таким элементам относятся печные трубы и воздуховоды. При совпадении расчетной точки установки фермы с местом прохождения существующей трубы или других элементов здания, перенос которых на другую часть чердака невозможен, следует соответственно изменить план размещения стропил.
Если изменение указанного плана по какой-то причине нецелесообразно, рекомендуется стропилину, совпавшую по месту с элементом здания, устроить так, чтобы она прерывалась в месте прохождения трубы. Причем концы этой фермы, обрезанные перед пропускаемой трубой и после нее, должны опираться на соответствующие перемычки, соединяющие соседние стропилины.
Нужно иметь в виду, что узлы такого «перехвата» фермы следует выполнить с необходимой надежностью и качеством, позволяющим соответствовать расчетной надежности несущей конструкции кровельного покрытия.
Следует отметить, что установка стропил – это часть целого комплекса весьма серьезных и очень важных строительных работ по устройству крыши здания. Являясь конструктивным элементом несущей системы кровельного покрытия здания, стропила указываются в плане проекта крыши, который отражает результаты расчетов различных возможных нагрузок.
Такие расчеты должны учитывать всевозможные факторы, оказывающие влияние на проектируемое строение в комплексе:
- необходимую и достаточную высоту и наклон крыши;
- оптимальный материал для устройства кровельного покрытия;
- параметры его размещения на требуемой обрешетке и общий вес кровельного покрытия;
- необходимую несущую способность стропильной конструкции в целом и соответствующие параметры стропилин в частности;
- способ крепления кровли к стенам здания и состояние стен.
И другие столь же важные данные, без учета которых построенное здание и его крыша могут не выдержать разнообразных нагрузок.
Поэтому, чтобы не иметь в результате неумелых действий огорчительных последствий, лучше доверить вопросы, связанные с проектированием и строительством зданий, специалистам-профессионалам, имеющим необходимые опыт и знания. Хотя бы в той части, которая касается расчетов нагрузки на стропильные конструкции.