Одним из важных этапов любого строительства является сооружение крыши здания, основой которого выступает установка стропильной системы. От того, насколько верно выбран шаг стропил, т. е. расстояние между ними, будут полностью зависеть равномерное распределение веса кровли на каркас, надежность крыши и длительность ее эксплуатации в целом. При любой незначительной ошибке расчета могут произойти повреждение и обрушение всей крыши.
Сбор требуемых расчетных величин для установления шага стропил
Стропильная система включает в себя следующие составляющие:
- фермы;
- коньковые и боковые прогоны;
- мауэрлат;
- диагональные элементы.
Фермы состоят из ригеля, основания, стропильных ног, связующих и крепежных элементов. Стропильные ноги представляют собой балки, расположенные вдоль скатов, нижние концы которых соединяются с мауэрлатом, а верхние – с прогонами.
Шаг стропил представляет собой точное расстояние между двумя стропильными ногами.
Чтобы получить точное указанное значение, нужно сначала узнать значения некоторых важных для этого величин.
Все расчеты по системе покрытия крыши правильно произвести еще на стадии проектирования дома. Такое ответственное дело можно провести самому либо доверить его специалистам. Чем точнее будут расчеты, тем прочнее будет основа для крыши.
Чтобы правильно произвести все требуемые расчеты, в том числе и величину шага стропил, нужно знать:
- постоянные и временные нагрузки;
- их размер;
- угол ската;
- вид кровельного покрытия;
- материал изготовления стропил;
- тип кровли.
Одним из показателей, который необходимо учитывать при расчете шага стропил, считаются постоянные и временные нагрузки. К ним относятся:
- вес кровельной и стропильной конструкции;
- вес внутренней отделки крыши;
- вес снегового покрова;
- вес человека, проводящего обслуживание крыши.
Надо отметить, что эти данные берутся в специальных таблицах, разработанных учеными, в зависимости от климатических зон, по различным территориальным регионам.
Угол ската можно определить, зная длину стены дома и высоту кровли. Чем круче крыша, тем устанавливается больше, так как нагрузка на таких крышах будет передаваться в основном на несущие стены. Произведя дальнейшие расчеты, легко высчитывается длина стропил. Чаще всего они имеют стандартные величины: 4 и 6 м.
Для изготовления кровельной системы хорошо подойдет древесина хвойных пород деревьев. Пиломатериал должен быть качественным, без сучков, гнили. Перед работой все деревянные элементы нужно обработать антисептическими специальными составами.
Шаг стропил будет зависеть и от типа кровли, т. е. от функциональных особенностей и ее формы. Величина простой и сложной крыши будет различной.
То, как будет влиять вид кровельного покрытия на шаг стропил, следует рассмотреть более подробно.
Общая технология расчета расстояния между стропилами
Сделав все необходимые измерения, можно произвести конструктивный расчет шага стропил. Исходя из практики, данный показатель находится в пределах от 0,6 до 1,0 м.
Чтобы самостоятельно правильно выполнить данный расчет, необходимо придерживаться следующей технологии:
- Берется общая длина кровельного ската.
- Подбирается оптимальный шаг стропильной фермы.
- Длину ската необходимо разделить на шаг стропил.
- К полученной величине прибавляется единица.
- Для получения целого числа производится округление результата в большую сторону.
- Таким вычислением находится количество стропильных ферм (стропильных ног), расположенных на одном скате крыши.
- Теперь вся длина кровельного ската делится на полученную величину, показывающую количество ферм. Тем самым определяется шаг стропил.
Следует отметить, что данный расчет производится по центру будущих стропил. Однако вычисления нельзя считать точными и постоянными. В каждом случае строительства кровли дома учитываются и угол уклона крыши, и особенности выбранного кровельного материала, и другие показатели. В связи с этим нужно рассмотреть особенности выбора шага стропил для самых распространенных кровельных материалов: металлической и керамической черепицы, профнастила, шифера и ондулина.
Особенности при выборе расстояния между стропилами для металлической и керамической черепицы
Металлическая черепица в качестве кровельного покрытия чрезвычайно распространена как при городском, так и загородном строительстве. Сама конструкция стропильной системы крыши при использовании металлочерепицы будет мало отличаться от общей схемы. Однако в связи с тем, что данный строительный материал имеет небольшой вес, стропила и другие элементы системы могут браться меньшего сечения, т. е. с меньшим запасом прочности. Расстояние между стропилами при использовании металлочерепицы составляет 60-95 см. Выполнение всех работ по монтажу кровли из металлочерепицы гораздо легче, чем из других кровельных материалов. Особенностью устройства обрешетки данного материала является то, что доска возле карниза должна быть толще остальных примерно на 1,5 см. Обычно сечение стропил из металлочерепицы составляет 50х150 мм.
Керамическая черепица представляет собой кровельный материал, имеющий значительный вес, который в 10 раз больше веса металлочерепицы. В связи с этим нужно более основательно подходить к расчету стропильной системы крыши. следует несколько увеличить – до 60х180 мм. Среднее расстояние между стропилами для покрытия из керамической черепицы устанавливается в диапазоне 0,8-1,3 м. Обязательно берется во внимание угол уклонов скатов: расстояние между стропилами делается больше, чем выше крыша.
Длина стропильных ног в данном случае будет оказывать сильное влияние на результат. Расстояние между стропилами уменьшается с увеличением их длины . При их большой длине могут возникнуть на прогиб повышенные нагрузки, которые можно значительно уменьшить, если дополнительно установить систему подкосов, подпирающих стоек и других элементов.
Особенности при выборе шага стропил для шифера, профнастила и ондулина
Самым распространенным кровельным материалом является шифер. Это связано с его низкой стоимостью, простотой монтажа, возможностью замены при повреждении отдельных элементов кровли.
Особенностями обрешетки под шифер является ее прореженный тип, состоящий из любого типа доски или бруса, но с обязательным их сечением не менее 30 мм. Это необходимо для правильного и качественного распределения веса шифера на обрешетку.
Оптимальным расстоянием между стропилами при сочетании нагрузки от веса листов шифера должно составлять 80 см. Стоит постоянно заботиться о запасе прочности стропильной системы, что может быть связано с различными непредвиденными обстоятельствами. В остальном ее установление под шиферную кровлю не отличается от других вариантов.
Теперь следует обратить внимание на некоторые особенности при установке стропильной системы для таких кровельных материалов, как профнастил и ондулин.
Вес у профнастила и ондулина значительно легче, чем у керамической черепицы или шифера, поэтому технология установки стропил для данных материалов практически ничем не отличается от установки металлочерепицы. Расстояние между стропилами для крыши из профнастила составляет 60-90 см, а из ондулина – 60-100 см.
При необходимости увеличения расстояния между стропильными ногами нужно укрепить конструкцию системы поперечными элементами обрешетки.
Устройство обрешетки для профнастила очень похоже с устройством обрешетки из металлической черепицы. Важно помнить, что и в данном случае последняя доска должна иметь несколько большую толщину, чем все остальные.
Особенностью установки обрешетки для ондулина следует считать необходимость сплошного ее типа для качественного сопротивления различным нагрузкам. В некоторых случаях можно использовать и обрешетку прореженного типа, но тогда шаг между стропилами должен составлять не более 30 см.
Таким образом, умея произвести все необходимые замеры, зная основы установки стропильной системы для основных материалов для кровли (черепицы, профнастила, шифера и ондулина), можно верно рассчитать расстояние между стропилами.
Двухскатная крыша – одна из самых распространенных и универсальных конструкций кровли строений различного назначения. Их можно делать как холодными для нежилых чердачных помещений, так и утепленными для мансардных комнат.
Важно. Дом имеет два главных архитектурных элемента, играющих решающую роль в долговечности и безопасности эксплуатации: фундамент и крыша. Во время их проектирования нужно в точности выполнять все требования строительных норм и правил.
Проектированием и строительством стропильной системы могут заниматься только профессионалы. Они должны иметь глубокие теоретические знания и большой практический опыт выполнения подобных работ, только практика позволяет принимать оптимальные решения по ходу строительства.
Каждый дом имеет свои индивидуальные особенности, каждая партия пиломатериалов отличается по прочности, каждый несущий узел может изготавливаться и фиксироваться различными способами. Все это влияет на устойчивость стропильной системы, повышает или уменьшает сметную стоимость крыши и т. д. Нужно добиваться такого варианта, чтобы стропильная система была максимально простой в строительстве и при этом одновременно надежной и дешевой.
Есть очень много различных мнений неопытных застройщиков о том, как выбирать расстояние между стропилами. Некоторые на полном серьезе дают советы по выбору этого параметра для каждого вида кровельного материала: натуральной или искусственной штучной черепицы, металлочерепицы и профнастила, мягких битумных или шиферных покрытий На самом деле все это не так, архитекторы никогда не ставят в исходных данных во время расчета шага стропильной системы тип кровли.
Физические свойства кровельных материалов, совместно и иными факторами, оказывают влияние не на расстояние между стропилинами, а на их размеры и дополнительные конструктивные элементы стропильной системы для повышения устойчивости конструкции, среди которых:
- вертикальные опоры;
- горизонтальные прогоны;
- угловые подпорки;
- ригели и прочие специальные элементы.
В конструкции крыши деревянного дома множество различных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию и фиксируется определенным образом. Чтобы узнать подробно, из каких элементов состоит крыша деревянного дома, . Вы найдете не только описание элементов, но и лучшие практические советы!
Перед началом расчетов инженеры имеют исходные данные (техническое задание) по всей системе, с учетом этих величин рассчитываются остальные параметры. В числе исходных данных есть и шаг стропилин, он известен до начала проектирования и не изменяется в окончательном проекте. Что именно влияет на этот параметр?
| Факторы, влияющие на расстояние между стропилами | Краткое описание |
|---|---|
| Этот фактор оказывает влияние только в том случае, если планируется делать крышу утепленной. В техническом задании на проектирование должен указываться тип и размеры используемых утеплителей, а они бывают разными. К примеру, стандартная ширина пенопласта и прессованной минеральной ваты составляет 60 см. Для того чтобы исключить образование мостиков холода, облегчить и ускорить процесс установки утеплителя и минимизировать количество непродуктивных отходов пролет между стропилинами должен быть в пределах 56–58 см. Рулонная минеральная вата может иметь ширину от 120 см до 100 см. Соответственно, для их монтажа требуется иной шаг стропильных ног. |
| Чем больше расстояние, тем больше нагрузку воспринимает каждая стропильная нога. Это влияет на ее размеры и общее количество пиломатериалов для крыши. В настоящее время дерево относится к очень дорогой категории стройматериалов, нужно добиваться уменьшения расхода. Делается это как за счет использования дополнительных упоров стропильной системы для оптимального распределения нагрузки, так и за счет регулировки количества стропильных ног, что позволяет уменьшать сечение элементов крыши и экономить дорогие доски. |
| Каждый дом имеет свои архитектурные особенности. Имеется в виду расположение и количество дымоходов и вентиляционных выходов, планировка чердачных помещений, материалы изготовления несущих стен, наличие деревянного мауэрлата или бетонного армирующего пояса. Стропилины не могут располагаться над дымоходами и вентиляционными трубами, мешать установке мансардных окон и т. д. Такие нюансы обязательно продумываются во время проектирования строения, они также оказывают влияние на расстояние между стропилами. |
Важно. Шаг стропильных ног измеряется между осями, при выборе окончательного параметра нужно принимать во внимание толщину досок. Для монтажа утеплителя важное значение имеет расстояние между боковыми плоскостями, а не осями стропилин.
Какое влияние на расстояние стропилин оказывает тип кровельных материалов
На этом вопросе необходимо подробно остановиться, довольно много застройщиков не до конца понимают проблему. Для ответа нужно знать принципиальные отличия материалов и их влияние на расстояние и расчет стропил. Подчеркнем, что имеются в виду не эксплуатационные характеристики кровельных покрытий или их дизайнерский вид, а именно конструкционные и физические различия.
- Линейные размеры.
Больше всего размеры у металлических покрытий, может достигать восьми метров.
Все эти материалы имеют принципиально разные методы фиксации к стропильной системе. Но никакого влияния на шаг стропилин они не оказывают.
- Прочность на изгиб.
Есть ошибочное мнение, что для гибких кровельных материалов нужно уменьшать шаг, это не так. Ни одно кровельное покрытие не фиксируется непосредственно к стропильным ногам, для этого изготавливается обрешетка, при ее обустройстве учитываются способы крепления. Причем для некоторых видов кровельных покрытий нужно очень точно контролировать – материалы имеют точно предусмотренные во время изготовления места фиксации.
- Вес.
На расчет стропильной системы оказывают влияние только тяжелые покрытия: штучная черепица и асбестоцементный шифер. Все остальные типы кровель имеют настолько незначительную массу, что она не учитывается при проектировании конструкции.
Цены на различные виды черепицы
Черепица
Алгоритм расчета стропильной системы
Как уже выше упоминалось, расстояние между стропилинами задается на начальном этапе и зависит от характеристик утеплителей. Они влияют еще на один их важный параметр – ширину досок.
Она должна учитывать минимальную толщину утеплительного слоя с учетом климатической зоны расположения здания. Если в холодных регионах утеплитель должен иметь толщину 20 см и более, то для более теплого климата достаточно 10 см утеплителя. Соответственно, ширина доски для стропилин от 20 см до 10 см.
Практический совет. Всегда нужно учитывать стоимость пиломатериалов. Есть варианты, когда намного выгоднее для стропильных ног использовать доски шириной 10 см, а глубину ниши под утеплитель увеличивать за счет наращивания обыкновенными тонкими низкокачественными. Но во всех случаях главный критерий размеров – возможность держать максимальные расчетные нагрузки.
Расчет стропилин выполняется в несколько этапов.
Определение усилий на крышу
На скат кровли действуют несколько видов нагрузок, они имеют различное значение и свои особенности влияния на прочность системы.
- Постоянные нагрузки.
Имеется в виду вес строительных материалов для стропильной системы и масса кровельных покрытий. Если в качестве покрытий будут применяться тяжелые виды материалов, то их масса обязательно учитывается.
Что касается легких металлических листов, это необязательно.
Дело в том, что крыша относится к особо важному конструктивному элементу здания, а они имеют запас прочности не менее 140%. Это значит, что конструкция может выдерживать нагрузки почти в полтора раза больше от расчетных. Максимальные нагрузки на крышу создает снег и ветер. Значения этих усилий измеряются сотнями килограммов, а масса металлических листов всего несколько килограмм на квадратный метр. Коэффициент запаса прочности полностью перекрывает возможное увеличение усилий.
- Переменные нагрузки.
К ним причисляются снеговые и ветровые усилия, они размещаются в таблицах, имеющихся в строительных нормах и правилах. При этом учитывается расположение строения (в городе или на открытой местности), этажность, форма крыши и т. д. Нужно иметь в виду, что в последнее время климат стремительно меняется, а в таблицах сведения пятидесятилетней давности. Применять их не очень корректно, лучше брать данные из сводок гидрометцентра своего региона.
Максимальные постоянные и временные нагрузки суммируются и увеличиваются примерно на 40% для создания запаса прочности всех несущих элементов. Коэффициент запаса можно учитывать и по другой методике. После выполнения всех инженерных расчетов определяются линейные параметры стропилин, в окончательном варианте они умножаются на коэффициент 1,4, результаты используются во время создания рабочих чертежей стропильной системы. Каким способом пользоваться не имеет значения, главное соблюдать точность математических расчетов, а выполнить их может лишь специалист со специальным техническим образованием.
Методика прописана в СНиПе 2.01.07-85, в него внесены изменения некоторых формул, принятые в 2008 году. Перед тем как принимать во внимание расстояние между стропилинами, следует узнать все нагрузки, действующие на них.
Снеговые нагрузки
Цены на снегозадержатели
Снегозадержатель
Инженеры пользуются формулой
Формула 1. Определение снеговой нагрузки
Мы уже упоминали, что нормативная нагрузка может значительно отличаться от фактической, в связи с этим рекомендуется применять более современные данные. Что касается угла наклона крыши α, то этот параметр задается в исходных технических условиях на проектирование стропильной системы. Коэффициент µ определяется по формуле
Формула 2. Определение µ
Одна составляющая нескольких усилий на стропила определена, теперь следует переходить к остальным видам нагрузок.
Важно. Обратите внимание, что снеговые нагрузки в зависимости от климатического региона колеблются в пределах 120–180 кг/м2. Теперь должно быть понятным, почему вес легких кровель можно игнорировать, их усилия примерно 5–7 кг/м2, это в пределах математической ошибки. Кроме того, применяется коэффициент запаса прочности. 40% от 180 кг составляет 72 кг, эта величина намного больше массы металлических кровель и уже учтена во время расчетов стропилин на прочность.
Ветровые нагрузки
Эти усилия могут достигать существенных величин и обязательно принимаются во внимание при расчете параметров стропильных ног. При этом различаются два вида ветровых нагрузок. При наклоне скатов более 30° ветер пытается их опрокинуть, с большим усилием давит на подветренную сторону крыши. Если уклон небольшой, то из-за разностей скорости движения воздушных потоков появляется подъемная сила, отрывающая кровлю от мауэрлата. Ветровые нагрузки определяются по формуле
Коэффициент ветрового давления по высоте включает несколько факторов. Все они имеют сложную методику расчетов, которые выполняются грамотными инженерами-термодинамиками.
Для облегчения расчетов в нормативных документах есть готовая таблица, конкретный коэффициент выбирается в зависимости от:
- высоты здания;
- типа местности (открытая или закрытая);
- высоты городских застроек.
Аэродинамический коэффициент может быть больше единицы или меньше единицы. В первом случае ветровая нагрузка увеличивается, во втором немного уменьшается. Для большинства зданий делаются упрощенные расчеты по ветровым нагрузкам, принимается, что коэффициент равен 0,8.
Масса элементов стропильной системы и кровли
С учетом особенностей обрешетки и материалов изготовления стропильных ног их общая масса может увеличивать значения нагрузок на систему в пределах 30–50 кг/м2. Как уже упоминалось, этот параметр можно игнорировать. Большой коэффициент запаса делает крыши универсальными, их можно покрывать любыми видами кровельных материалов.
Расчет стропильных ног
Расстояние между ними имеется в техническом задании на проектирование, является стабильной величиной и прописано в техническом задании на проектирование. Далее следует узнать линейные размеры стропилин, чтобы они выдерживали максимально возможные во время эксплуатации усилия. Распределенная нагрузка на погонный метр ноги определяется по формуле
У нас имеются все исходные данные для расчета распределенной нагрузки.
Теперь можно переходить к подбору оптимального сечения стропильной ноги. При этом следует руководствоваться таблицей ГОСТа 24454-80, в которой указаны стандартные размеры пиломатериалов (толщина и ширина).
Номинальные размеры толщины и ширины обрезных пиломатериалов с параллельными кромками и толщины необрезных и обрезных пиломатериалов с непараллельными кромками
Обязательно следует ознакомиться с таблицей, это нужно для понимания методики выбора досок. К примеру, при толщине 16 мм максимальная ширина доски 150 мм, а при толщине 75 мм максимальная ширина увеличивается до 275 мм.
Нужно задать ширину сечения доски и с учетом этого параметра рассчитать высоту. Используется формула
Она подходит для случаев, когда уклон крыши α < 30°.
Если угол наклона ската α > 30°, то нужно пользоваться формулой
- H – искомая высота доски для стропилины;
- Lmax – расстояние между самыми удаленными точками упора стропилины. Для небольших скатов равняется расстоянию от конька до мауэрлата, в других случаях нужно устанавливать различного типа упоры и измерять расстояние с учетом их расположения;
- Qr – распределенная нагрузка на стропильную ногу, она вычислялась ранее;
- B – толщина доски, выбирается произвольно с учетом индивидуальных особенностей стропильной системы;
- Rизг – нормативные показатели сопротивления древесины на изгиб.
Зависят от качества пиломатериалов и сорта древесины, берутся из таблиц государственных стандартов. Качество пиломатериала играет решающую роль в показателях сопротивления пиломатериалов на изгиб.
К примеру, если для первого сорта сосны Rизг = 140 кг/см2, то для третьего сорта этот параметр уменьшается до 85 кг/см2. Нормативы жестко регламентируют радиус изгиба крыши, если он слишком маленький, то велики риски образования протечек из-за нарушения целостности кровельных покрытий. Для всех элементов крыши величина прогиба не может превышать L (длина рабочего участка)/200.
В СНиПе есть формула проверки условия, при котором прогиб не превышает установленные нормы
Если сумма превышает единицу, то необходимо увеличивать толщину или ширину стропильной ноги.
Пример расчета
Известно количество стропилин, эта величина всегда определяется с учетом необходимого расстояния между ними. В нашем случае шаг 80 см, угол наклона ската 35°, длина рабочего участка 280 см. Стропильная система изготавливается из сосны, радиус изгиба этого материала первого сорта 140 кг/см2. В качестве кровельного материала будет использоваться штучная цементно-песчаная черепица. Это очень тяжелый материал, его вес рекомендуется принимать во внимание. Масса квадратного метра черепицы достигает 50 кг. Теперь все исходные данные известны, можно приступать к расчетам.
С учетом климатической зоны суммарная ветровая и снеговая нагрузка равняется 253 кг/м2, к ним следует прибавить вес черепицы, итого получается 303 кг/м2. Распределенная нагрузка на стропилину вычисляется по формуле и в нашем случае составляет 242 кг/м2. Планируется стропилины делать толщиной 5 см, нужно найти их ширину.
Применяем формулу
Используется именно эта формула из-за того, что угол наклона ската более тридцати градусов. Теперь осталось проверить, не будет ли превышен максимально допустимый радиус прогиба стропилины. Если значение менее единицы – все в норме. Если оно более единицы, то необходимо увеличивать линейные размеры досок.
Цены на брус
Когда нужно рассчитывать расстояние между стропильными ногами
Такая необходимость возникает очень редко и в основном касается нежилых помещений. К примеру, застройщик уже имеет доски для изготовления стропильной системы, ему необходимо знать, на каком расстоянии фиксировать стропила, чтобы крыша выдерживала расчетные нагрузки. То есть, нужно делать обратный расчет. Если в стандартной ситуации расстояние известно и с учетом этих параметров подбираются размеры досок, то во втором случае все наоборот. Известны размеры стропильных досок, нужно определить шаг стропилин. Делается это в таком порядке.
Зная общую нагрузку на крышу и максимальную нагрузку на одну стропилину простым арифметическим действием определяем количество стропильных ног. Разумеется, все округления делаются в большую сторону, излишек запаса прочности стропильной системе никогда не повредит. Последний этап – длина ската крыши делится на минимальное количество стропилин и получается расстояние между ними. Округления нужно делать в сторону уменьшения шага.
Видео – Выбор расстояния между стропилами
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.
Перед монтажом стропильной системы возникает вопрос, с каким шагом ставить балки перекрытия. Правильно рассчитать расстояние между стропилами значит предотвратить впоследствии деформацию или даже разрушение каркаса кровли. Прочитав статью до конца, читатели узнают, какое должно быть расстояние между стропилами для различного вида кровли и как правильно произвести расчет.
Еще на этапе проектирования дома из дерева нужно произвести все расчеты нагрузок. Это относиться и к стропильной системе. Особенно важно это в деревянном домостроении, так как зачастую вместо мауэрлата используется верхнее звено. Исправить ошибки в такой конструкции впоследствии сложно. Для правильного расчета расстояния между балками существует методика.
Пролет каркаса крыши под строительство дома из бруса стандартно превышает 1 м, а самое маленькое допустимое значение это 60 см, такие показатели указаны в ГОСТах (см.рис.). Правильно рассчитать длину стропил их шаг можно следующим вариантом:
С помощью рулетки замеряется длина ската крыши, результат делят на размер шага каркаса крыши. Например, если расстояние между стропилами 1 м, значит делить нужно на 1, если 70 см, то на 0,7. Полученную цифру суммируют с 1 и округляют до ближайшего большего числа. Так можно определить количество балок для одного ската крыши.
На полученный результат нужно разделить длину будущего ската. В результате получится расстояние между каждой стропилом.
Для примера рассмотрим крышу, скат которой равен 25,5 м и шагом в 0,6 м. Высчитывать нужно следующие показатели: 25,5:0,6=42,5, к 42,5+1=43,5. Эту цифру округляем до ближайшего большего целого, получаем 44. Это количество стропильных балок на 1 скат будущей крыши.
Теперь высчитываем пролет между стропилами: 25,5:44=0,58 м. Получается, ставить ноги каркаса нужно через 58 см. Так можно легко рассчитать шаг любого каркаса крыши односкатной или сложной, без учета кровли. Но профессионалы рекомендуют свои расчеты под определенный вид кровли.
Шаг стропильной ноги в зависимости от материала
Так как каждый ковочный материал имеет свои характеристики и особенности. Среди самых распространенных можно отметить:
- Профнастил. Имеет различную толщину и форму тропецевидного изгиба. Стоит от 120 руб.
- Керамическая черепица. Дорогостоящий материал от 670 руб. Имеет 12 цветовых вариантов.
- Металлочерепица. Это более дешевый материал в отличие от керамического и стоит от 320 руб.
- Ондулин. Мягкая кровля шумоизолирует дом от дождя, града и т.п. Стоит от 340 руб.
- Шифер. Самый экономичный вариант от 90 руб.
Размер шага для самых распространенных типов покрытия рассмотрим ниже.
Шаг стропильных балок под профнастил
Зависти расстояние между балками крыши от размера листа которые имеет профнастил. Шаг балок каркаса крыши под профнастил стандартно берется не меньше 60 см и не более 90 см.
Если это расстояние больше, то между стропильными балками крепятся доски с большим сечением. Сечение стропильных ног под профнастил выбирается 50х100 или 150 мм.
Самое важное при что нужно учесть собираясь крепить профнастил это обрешетка. Делают ее из доски сечением 30х100мм, монтировать нужно с пролетом от 50 см. Зависит это от марки и толщины которые имеет профнастил и наклона крыши.
Так крыша в 15º профнастил марки С 10 монтируется на сплошную обрешетку, профнастил С 21 монтируется на обрешетку с пролетом 30 см. Самый крупный профнастил С 44 монтируют на обрешетку с шагом от 50 см, до 1 м. При этом перед креплением обрешетки нужно продумать свободный проход дымохода, вентиляционной вытяжки и т.п.
Шаг стропильных балок под керамическую черепицу
Специфика монтажа стропильной системы для укладки керамической черепицы связанно с весом этой кровли. Изготавливают керамическую черепицу из глины, и эта кровля имеет вес больше чем у металлочерепица в 9-10 раз. Расчет нагрузки на стропильную систему у керамической черепицы равен 40-60 кг/м 2 .
Изготавливают балки для стропильной системы крыши под керамическую черепицу только из просушенного материала. Сечение подходит 50х150 или 60х180 мм. Стандартное расстояние между стропильными ногами при кровле черепицы 80-120 см. Зависит пролет от того какой уклон имеет крыша. При угле в 15º пролет между стропилами равен 80 см, при 750 через 1 м 30 см.
При вычислении шага нужно учесть длину балки. Взяв максимальную длину расстояние между стропилами минимально. И, напротив, при минимальной длине стропил шаг максимален.
При укладке керамической черепицы важно учитывать, что по крыше нужно будет передвигаться. Максимально безопасный шаг стропильных ног для такого передвижения 80 см.
Важно при укладке керамической черепицы это рассчитать пролет обрешетки. Это расстояние напрямую связано с размерами кровельного материала. Стандартный лист черепицы имеет длину 40 см. Укладка происходит внахлест от 50 до 90 мм. Рассчитывая шаг обрешетки, из длины черепицы вычитается размер нахлестав. В результате выходит шаг в 305-345 мм.
Для односкатной крыши под строительство дома из профилированного бруса сделать расчет не сложно. Если крыша сложной много скатной формы, то каждое расстояние между стропилами просчитывается на шаг обрешетки отдельно. Закрепив шнур на противоположной стороне ската кровли легко можно выполнить разметку рядов.
Особенности каркаса крыши под металлочерепицу
Металлочерепицу используют чаще, чем керамическую или профнастил. Внешне кровля напоминает керамическую черепицу, но в отличие от него легче монтируется и более легкая.
Весит металлочерепица от 35 кг/м 2 кровли. Это дает возможность облегчить конструкцию стропила и использовать балки меньшего сечения. Шаг между стропильными ногами каркаса крыши при этом увеличивается и равен ль 60 до 90 см. Брус используют сечением 50х150 мм.
Для создания вентилируемого пространства в балках под кровлей просверливают дыры диаметром в 12-13 мм.
Конструкция каркаса крыши под металлочерепицу мало чем отличается от профнастила или керамической черепицы. Но есть своя небольшая особенность: опора сверху крепиться на коньковый прогон сверху, а не сбоку как в остальных случаях. Так под металлической черепицей появиться вентилируемый зазор, который исключит скопление конденсата.
Особенности стропильных ног под ондулин
Ондулин это мягкая кровля применяемая под строительство дома из клееного бруса или из другого материала. Выпускают ондулин в форме листов, внешне напоминает крашеный шифер, но легкий. Этот материал отлично подходит для деревянных домов как малоэтажных, так и больших.
Стропильные балки под ондулин ставят с расстоянием не менее 60 см, максимально 90 см. Для стропильной системы используют брус из хвойных пород древесины сечением 50х150 или 50х200 мм. Меньшее сечение не обеспечит достаточной прочности стропильным прогонам.
Обрешетку на стропила ставят из материала сечением 40х50 мм с шагом в 60 см. Этого вполне достаточно для крепления листов ондулина с нахлестом в 30 см. Крепится ондулин специальными гвоздями, которые продают в комплекте.
Особенности стропильной системы под шифер
Шифер редко используют для покрытия крыш современных домов. Но в дачном строительстве и хоз. постройках этот материал незаменим. Он имеет низкую стоимость и легко монтируется.
Стропила под шифер
Стропильные ноги под шифер используются сечением 50х100 или 50х150 мм. Шаг крепления между стропилами не меньше 60 см и не более 80 см.
Обрешетку под шифер делают из брусков 50х50 мм или широкой доски 30х100 мм. Обрешетку стелют с шагов в зависимости от ската крыши. Для крутой односкатной крыши он равен 45 см. Расход получается 4 бруска на 1 лист шифера. Для пологой односкатной или двухскатной крыши 63-65 см, так расход уменьшается до 4 брусков на лист.
Отличается шаг стропильной системы под шифер конструкцией крыши. Для хоз. построек не редко монтируют односкатную.
Особенность размера между стропильными балками у односкатной и двускатной крыши
От того какой формы крыша зависит нужен ли при монтаже запас прочности. А от этого напрямую зависит расстояние между балками стропил.
Односкатная стропильная система
Односкатная кровля более прочная и простая в сборке. Толщину стропил подбирают в зависимости от вида древесины, ее прочности и специфики, которую имеет та или иная конструкция. Шаг между ними может быть 60-140 см. Так же при расстоянии учитывается, будет ли утепляться конструкция. Если да, то шаг должен соответствовать ширине утеплителя.
Толщину стропильных балок нужно высчитывать в зависимости от ската крыши. Для небольшого наклона в 15-20º можно использовать материал сечением 50х100 мм. Для крутого ската в 45º нужны более прочные сечением в 50х150 мм.
Двускатная стропильная система
Если выполнить расчет шага ноги каркаса односкатной или другого вида крыши не правильно, то крышу может увести, а от тяжести конструкции балки провиснут и погнутся. В таком случае простым ремонтам не обойтись, придется переделывать всю конструкцию. Поэтому так важно правильно рассчитать расстояние между ногами стропила, в зависимости от используемого материла кровли: профнастил, керамическая или металл черепица, ондулин или шифер и т.д.
Стропилина — это один из отдельных элементов несущей конструкции крыши, при помощи которого формируется ее уклон. В конструкции, стропилина крепится своим верхним концом к коньку, а нижним упирается на мауэрлат, при прямом скате, или на стойку (при ломаной крыше). Изготавливаются стропилины из обрезных досок сечением 150х60 мм или бруса 150х100 мм. Расстояние, между стропилами, на котором они находятся друг от друга после монтажа, называется шагом, который может быть в пределах 600 – 1200 мм.
Стропильные системы их виды
В зависимости от вида установки стропильных ног, системы делятся на 3 вида:
Отчего может зависеть шаг установки стропилин
Шаг стропилин на крыше зависит от таких факторов , как:
Учитывая при расчете все эти показатели, можно получить прочную и надежную стропильную конструкцию, которая длительное время будет качественной опорой для кровли.
Именно расчет , при соблюдении основ нормативных нагрузок, позволяет правильно выбрать дистанцию между стропилинами. Как правило, нормативные величины можно определить по Снопам, а расчетные выводятся на их основе отдельно для каждой конструкции.
При этом принято за шаблонное значение использовать стропильные ноги сечением 150х50 мм с оптимальным расстоянием между стропилами в пределах 0.8 – 1.8 м/п. но следует помнить, что при изменении наклона ската крыши, меняется и расстояние между стропилинами.
Расчет стропильной конструкции
От качества расчета по подбору сечения стропильных ног и расстояния между ними, напрямую зависит прочность и устойчивость всей крыши. Независимо, какой будет тип покрытия выбран: профилированный лист, шифер или металлочерепица, первичный расчет должен оставаться неизменным. Ведь в основе каждого расчета лежит конструктивная прочность при механических нагрузках, а остальные воздействия уже не важны.
При расчете выбора оптимального расстояния между стропилинами для кровли, за основу берутся такие параметры:
- Вид покрытия для кровли.
- Вид стропильной системы и конструктивных особенностей крыши.
- Целесообразность и экономия.
Для небольшого по площади дома, расчет конструкции для крыши можно сделать и самому. Правда, метод расчета элементов для стропильной системы кровли довольно непростой, и его рекомендуется делать при помощи специально созданных для этого программ. Особенно если нужно рассчитать сложную ломаную крышу с большой площадью, скорее всего, без специалиста здесь будет не обойтись. При этом расчет шага стропилин также будет отталкиваться от стандартов – минимальный шаг 0,6 м, максимальный – 1.2 м.
Методика расчета
Производится таким образом
.
— Замеряется по карнизу длина здания.
— Полученная длина делится на предполагаемое расстояние между стропилинами. Например, предполагаемый шаг стропилин будет 0,8 м/п. (средним расстоянием считается значение 950 мм).
— После выполнения этого действия, к полученному результату следует прибавить единицу, и округлить полученную сумму. Таким образом, получается требуемое количество стропилин с одной стороны ската. После этого длину здания нужно поделить на количество полученных стропил, и в итоге определяется точный осевой шаг стропилин.
Пример , — длина здания 26,5 м/п. расстояние между стропил предполагается сделать 0,8 м. Значит:
– 26,5 м ˸ 0,8 м = 33.1 33,1+1 = 34.1. В итоге после округления получается, что на один скат нужно установить 34 стропилины.
26,5 м/п ˸ 34 ст. = 0.77 м – это значение составляет расстояние стропилин между собой по их центральным осям.
Но это только общая методика расчета, при которой не учитывается особенность планируемого кровельного покрытия. Поэтому специалистами рекомендуется делать расчет шага между стропилинами под определенный кровельный материал и утеплитель, например, под самую популярную сегодня, кровельную металлочерепицу.
Стропильная конструкция под металлочерепицу
Металлочерепица визуально имитирует керамическую кровельную черепицу. Изготавливается из тонкой листовой стали путем холодной штамповки. Благодаря полимерному покрытию, имеет высокую стойкость к атмосферным воздействиям и довольно привлекательный визуальный вид, не боится резких температурных изменений.
Преимущество металлочерепицы
Часто используется при строительстве большинства мансардных крыш .
Сечение стропилин из дерева под кровлю из металлочерепицы обычно стандартное 150-50 мм, а вот расстояние между ними может быть от 600 мм, но не превышать 900 мм (в зависимости от их угла наклона, который может колебаться в пределах 22 – 45 градусов). Такое ограничение шага стропилин обусловлено тем, что обрешетка под металлочерепицу монтируется с расстоянием друг от друга в рамках 300 мм. Стандартный брус, который используется для обрешетки, имеет сечение 30х50 мм или 50х50 мм. А это значит, что каждая стропилина подвергается дополнительной нагрузке.
Устойчивость кровельной конструкции против различных механических нагрузок зависит от четырех факторов:
Важным фактором, при расчете стропильной конструкции, является предполагаемая максимальная нагрузка на крышу, в формирование которой входит:
- Вес всей стропильной конструкции.
- Вес обрешетки под покрытие.
- Вес утеплителя и кровельного покрытия.
- Снеговая нагрузка (определяется по специальному, уникальному для каждого отдельного региона, справочнику).
- Ветровая нагрузка (также по специальному справочнику для региона).
- Вес человека с инструментом (ремонтные работы, расчетный вес — 175 кг./м²).
При монтаже стропильной системы расстояние стропильных ног не должно превышать среднего значения 0,9 м/п. кроме отдельных, предусмотренных заранее случаев.
Если при расчете нагрузок будет допущена какая-либо неточность в подборе материала для крыши и расположения стропилин, может произойти ее деформация и разрушение кровельного покрытия . Надежная конструкция крыши будет гарантирована только при правильном расчете сечения стропилин и их шага установки.
Следует помнить. Универсального значения расчета стропильных конструкций не существует. При строительстве каждого дома требуется индивидуальный расчет.
Стропила для односкатной кровли
Односкатные крыши
можно часто встретить на небольших хозяйственных постройках. Они могут использоваться и на частных жилых домах, но довольно редко. В таких случаях угол наклона кровли довольно небольшой, и при таком расположении несущих балок перекрытия, на них оказывается очень большое давление, особенно в зимнее время.
Поэтому для односкатной крыши устанавливаются несущие балки перекрытия из бруса большого сечения от 60х150 до 100х220 мм в зависимости, какую ширину имеет перекрываемый пролет. При этом расстояние, на котором стропила укладываются друг от друга, должно быть в пределах 400 – 800 мм в зависимости от угла наклона кровли.
Для односкатной крыши не требуется сложная конструкция стропил , их можно просто укладывать на стены, даже не используя мауэрлат. В регионах, где довольно снежные зимы с большим количеством снега, склон крыши рекомендуется возводить под максимальным углом 35 ⁰ и располагать кровлю по «ветру». Это уменьшает парусность и приводит к ее самоочищению.
Двускатная крыша
Представляет конструкцию, смонтированную из стропилин, соединенных между собой в виде треугольника. Верхняя часть, которых опирается на конек, а нижняя на мауэрлаты, расположенные параллельно друг другу на противоположных стенах. Простыми словами, это крыша, состоящая из двух противоположных скатов, соединенная коньком.
Двускатная конструкция крыши , в зависимости от ее площади, монтируется из отдельных жестких элементов, которые усиливают прочность кровли. К ним относятся стойки, поддерживающие стропилины, затяжки, которые соединяют стропилины между собой, укосины, прогоны, опорные балки и т. д.
Для двускатной крыши, часто стропилины монтируют с учетом утеплителя с шагом 0,9 – 1.2 м/п. При этом прочность смонтированной конструкции будет самой высокой, если образовавшийся треугольник будет равнобедренным. В регионах с сильными ветрами, стропилины рекомендуется монтировать с уклоном примерно 20 ⁰ , а в снежных районах оптимальный угол должен составлять 45 ⁰ .
Хоть двускатная крыша и считается классической, у нее есть несколько альтернативных «родственных» видов.
Мансардная крыша
Для мансардной крыши , за расчетный параметр для определения шага между стропилинами и их количеством, принимается нагрузка в пределах 40-60 кг на каждый 1 м/п. стропилины, и максимальный прогиб от ее длины — 1/250. Обычно при правильно подобранном сечении, это расстояние по центрам стропилин, составляет, как и для двускатной крыши – 0.6 – 1.2 м/п.
Следует учесть, что средняя нагрузка на мансарду примерно составляет 200 кг/м2. Так, что при стандартном расчете сечения стропилин, рекомендуется добавить небольшой процент запаса прочности.
Вальмовая крыша
Среди всех стропильных конструкций, считается одной из самых сложных. Это практически четырехскатная крыша
, при этом стропилины торцевых скатов крепятся верхними концами к угловым тетивам, а не на конек. Поэтому к этому виду крыш, при строительстве могут предъявляться свои определенные требования. При этом стропила устанавливаются аналогично двускатной крыше на расстоянии 60 см – 1.2 м/п.
Мансардные помещения под такой крышей делаются в редких случаях, так как ее скаты «съедают» некоторую площадь чердачного помещения, особенно по высоте.