Кровельная конструкция – один из главных ограждающих элементов здания, к качественным характеристикам которого предъявляются достаточно жёсткие требования.
Одним из наиболее распространенных материалов для обшивки крыши является металлическая черепица, которая изготавливается из тонких стальных, алюминиевых или медных листов.
Сверху элементы оснащаются полимерным покрытием, которое защищает металл от агрессивных внешних воздействий.
Внешне металлочерепица похожа на керамическую, однако она более прочная. Этот материал применяется для покрытия скатных кровель, уклон которых должен быть не меньше 14 градусов .
Это сборная каркасная конструкция крыши , состоящая из множества деревянных или металлических деталей. Она опирается на несущие стены , являющиеся надежным основанием для всех вышележащих элементов. Стропильная система служит своеобразным скелетом, на основании которого производится , — и крыши, а также укладка кровельного финишного кровельного слоя.
Стропильная система
Составные элементы стропильной крыши, и их основные характеристики:
- Мауэрлат. Брус из хвойной породы, который является связующим элементом между стропилами и нижележащими конструкциями. Имеет квадратное поперечное сечение со стороной 100 или 150 мм. Мауэрлат укладывается вдоль несущей стены по всей ее длине. При помощи мауэрлата нагрузки от кровли равномерно распределяются по всему зданию.
- Лежень. Брус, имеющий квадратное сечение аналогичное мауэрлату. Он укладывается поперечно несущим стенам, так как служит для перераспределения нагружения от кровельных стоек.
- Стропильная нога. Из этих элементов создается основная треугольная конструкция кровли, испытывающая всю тяжесть внешних атмосферных воздействий (дождь, ветер, снег, град и т.д.).
- Стойка. Вертикальные связующие элементы, распределяющие сжимающие нагрузки от конькового узла по всей площади несущих стен. Выполняются из квадратных брусьев, длина ребра которых определяется расчетом.
- Затяжка. Является завершающим горизонтальным элементом треугольника из стропильных ног, не позволяющий им расползтись под давлением внешних нагрузок и собственного веса крыши. Используется в системах с висячими стропилами.
- Подкосы. Воспринимают и перераспределяют изгибающие нагрузки от конькового узла.
- Обрешетка. Состоит из досок, брусков или фанерных листов (в случае последующей укладки битумной черепицы), которые располагаются относительно стропильных ног под прямым углом, являясь при этом дополнительным жетсткостным элементом.
- . Место стыка двух скатов крыши.
- Свес. Кровельный элемент, выступающий за несущие стеновые конструкции на расстояние около 0,4 м. Его назначение – ограничить проникновение влаги к стенам.
- Кобылки. Эти элементы присоединяются к концам стропил в случае, если они имеют недостаточную длину для организации свеса.
Разновидности скатных крыш
В зависимости от количества наклонных плоскостей, кровельные конструкции можно разделить на:
В частном домостроении чаще всего применяется вариант двухскатной кровли , так как он имеет ряд преимуществ. К ним можно отнести:
- Практичность. Двухскатная кровля обладает значительным углом наклона, благодаря которому дождевая вода не скапливается на ее поверхности, а снеговая и ветровая нагрузка распределяются наиболее оптимально.
- Простота устройства и эксплуатации. Сборка и стыковка двух скатных элементов производится значительно проще, чем у сложных кровельных конструкций. К тому же, ремонт такой крыши будет также несложным.
- Эстетичность. Кровля с двухскатной конструкцией органично пишется в окружающую инфраструктуру.
- Надежность (если осуществлен правильно).
- Демократичная цена составляющих материалов.
Виды скатных крыш
Двускатная крыша — стропильная система под металлочерепицу
Каркас из стропил под двухскатную крышу из металлочерепицы не имеет существенных отличий
от конструкций с другими укрывающими кровельными материалами.
Но, ввиду того, что металлические тонкие листы имеют малый удельный вес , стропила будут испытывать меньшую постоянную нагрузку.
Это позволяет уменьшить значение их поперечного сечения, за счет чего удастся значительно сэкономить на покупке деревянных материалов.
Для кровли под металлочерепицу оптимальный угол наклона должен составлять не менее 14 градусов.
Для кровли с двумя скатными элементами применяются следующие варианты обустройства каркаса:
Наслонные стропила под металлочерепицу.
В этом случае 2 несущие стропильные ноги скрепляются между собой при помощи лежня (горизонтально) и стойки (вертикально). Лежень укладывается параллельно мауэрлатному элементу, принимая при этом на себя часть силовых воздействий. Стропильная система под металлочерепицу воспринимают на себя только изгибающие нагрузки , что значительно влияет на подбор расчетного поперечного сечения. Такая система может применяться для зданий с большими и малыми пролетами.
Виды стропил
Висячие стропила.
В отличие от наслонных систем, в таком варианте две стропильные ноги скрепляются между собой только в коньковом узле . При этом возникают существенные распирающие усилия на несущие элементы, что ограничивает применение висячих стропил только для зданий с пролетом не более 6 м. В некоторых случаях встречается установка дополнительного связующего элемента – затяжки, принимающего на себя часть распорных нагружений.
Они могут быть выполнены из дерева или метала, а также устанавливаться внизу (выполняют роль несущей балки) или вверху треугольной конструкции. Стоит учесть, что чем выше располагается затяжка, тем большие усилия она будет воспринимать.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Для обеспечения качественной работы затяжки необходимо позаботиться о надежности скрепления с несущими стропильными ногами.
Комбинированный вариант
Используется для создания оригинальной кровельной конструкции. Включает в себя элементы как висячей, так и наслонной системы.
Как рассчитать угол наклона стропил?
Для осуществления двухскатной крыши нужно знать несколько геометрических значений здания , а именно:
- Половина ширина пролета — L;
- Расстояние от несущей стены до конька крыши (или высота опорной стойки) – H.
Стандартная формула: α = arctg(L/H)
Где α – искомый угол наклона кровли.
Зная это значение можно вычислить длину несущей стропильной ноги:
l = H/sinα.
Где l – длина стропильного элемента.
Угол наклона стропил
Как рассчитать нагрузку?
Для осуществления правильного подбора деталей каркаса крыши необходимо рассчитать значения временной и постоянной нагрузки
, действующих на ее конструктивные элементы.
Постоянная нагрузка включает в себя вес всех элементов , а также масса самих несущих элементов и обрешетки.
В состав временных вариантов нагружения входят силовые воздействия от ветра, снегового покрова, дождевых масс, а также вес человека (для учета вариантов последующего ремонта).
Расчет постоянной нагрузки
Вес кровельного пирога.
Определяется путем сложения масс всех его элементов, а именно паро-, гидро- и теплоизоляции, а также кровельного настила из металлочерепицы. При этом вес одного погонного метра (можно найти в нормативной документации) умножаются на значение его длины.
Вес стропильной системы.
Определяется путем сложения весовых значений обрешетки, чернового настила, а также несущего каркаса. Масса каждого элемента рассчитывается по формуле:
M = V * p ,
Где V – объем элемента, рассчитываемый в зависимости от геометрических характеристик поперечного сечения и длины элементы;
P – Плотность используемой древесины (зависит от породы).
Общая постоянная нагрузка= вес стропильной системы + вес кровельного пирога.
Расчет временного нагружения
Ведется в соответствии с нормативной документацией (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» или Еврокод «Воздействия на конструкции» часть 1-4).
Для определения значения ветрового воздействия конструкцию крыши условно разделяют по высоте на несколько частей. Для каждой из них рассчитывается значение ветровой нагрузки. Для получения общего ветрового давления их необходимо суммировать.
Формула для расчета:
Wm=Wo×k×c ,
Где Wm – значение ветровой нагрузки;
Wo – нормативное значение давления ветра, определяемое по картам районирования;
k – коэффициент давления ветра (определяется в зависимости от высоты по нормативной документации);
с – аэродинамический коэффициент (для двухскатной крыши – 0,8).
Определяется по формуле:
S = µ×So ;
Где So – нормативное значение снеговой нагрузки, определяемое по карте районирования.
µ — коэффициент, который определяется в зависимости от угла наклона крыши:
- Для α≤30 град. — µ=1
- Для α≥60град. — µ=0
- Для 30≤α≤60 град. — µ=0,033×(60-α)
Районы снеговой нагрузки
Как выбрать брус и рассчитать шаг стропил под металлочерепицу?
Определение значения поперечного сечения бруса стропильного элемента производится в несколько этапов.
Расчет нагрузки, распределенной на каждом погонном метре конструкции:
Qр = L×Q ;
L – Шаг стропил.
Значение L рассчитывается следующим образом:
Длину ската крыши делят на предполагаемый шаг конструкций (для удобства чаще всего принимают равным 1). Затем к полученному значению прибавляется 1. Полученное значение отражает количество стропил, которые нужно установить на одну скатную поверхность крыши. На последнем этапе определяется значение осевого расстояния между стропильными элементами, путем деления длины ската кровли на количество стропил.
Расстояние между стропилами под металлочерепицу — стандартный шаг составляет 0,6-0,95 м.
Шаг стропил
Затем определяемся с максимальным рабочим участком стропильной ноги (Lmax). Переходим к расчёту поперечного сечения. Для этого находим его высоту по формуле:
H ≥ 8.6*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α<30 град;
H ≥ 9.5*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α≥30 град;
Где b – ширина поперечного сечения,
r – значение нормативного сопротивления древесины к изгибающим нагрузкам (определяется по нормативной документации в зависимости от сорта древесины).
Для упрощения расчетов нужно пользоваться таблицей стандартизации стропильных элементов (ГОСТ 24454-80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры»).
При несоблюдении неравенства необходимо увеличить значение геометрических характеристик сечения и повторить расчет.
В чем отличие стропильной системы для холодной и теплой кровли?
Главным отличием этих двух кровель является система опирания стропильных элементов. В случае устройства теплого чердака главным опорным элементом служит мауэрлат, а также опорная балочная система. В холодной кровле стропила устанавливаются непосредственно на несущие стены .
Монтаж стропил под металлочерепицу
Все монтажные работы по устройству кровли ведутся на достаточно большой высоте. Чтобы свести к минимуму риск падений, а также значительно упростить высотные работы, можно собрать каркас несущей стропильной системы на земле
.
Для этого необходимо создать шаблон из досок, по которому и будет осуществляться дальнейшая сборка.
Он изготавливается в несколько этапов:
- Доски подымаются над стенами здания, выравниваются, а затем скрепляются при помощи гвоздя.
- Выравнивают угол наклона досок в соответствии с проектом, путем их опускания и подъема. Элементы фиксируются.
- В результате должна получиться конструкция, напоминающая по форме будущую стропильную систему, выполненную в соответствии с расчетными геометрическими размерами крыши.
- Шаблон опускается на землю, в соответствии с ним чистовые элементы фиксируются между собой. Более подробно на видео ниже.
Затем следует позаботиться об установке опорного элемента – мауэрлата. Как говорилось ранее, он укладывается на несущие стены в продольном направлении. Крепление производится при помощи шпилек (на армопоясе или кладке) или с помощью катанки (для зданий с небольшой кровельной высотой).
ОСТОРОЖНО!
При использовании шпилечного соединения, связующие элементы не нужно наглухо замуровывать в стену. Они должны выступать из стены на 30-40 мм, так как на шпильки будет накручиваться гайка.
Следующим этапом будет создание конькового прогона , служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли. Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы.
Монтаж. Часть 1
После установки этих элементов можно осуществлять подъем и монтаж основного стропильного элемента, собранного по шаблону. Скрепление с мауэрлатом может осуществляться 2-мя способами:
Жестким соединением. Осуществляется при помощи уголков и брусов. Реже используются скрепление посредством запила на стропильных ногах, с последующей фиксацией гвоздями или скобами.
Особенности: помимо основного соединения необходимо осуществлять привязку стропил к стене при помощи анкеров или проволочной конструкции.
Скользящим. В его основе лежит создание шарнирного соединения. Его делают при помощи стыкования элементов с использованием запилов. Элементы соединяются металлической закладной деталью с отверстиями для болтов, или 2-мя гвоздями, которые нужно забивать под углом.
Осуществлять монтаж деревянных ферм нужно в определенной последовательности. Сначала устанавливаются крайние фермы, расположенные на торцах здания. Затем между ними натягивается шнур или веревка, с помощью которых проверяется вертикальность их установки. Далее под шнуром ведется дальнейшая установка стропильных конструкций в соответствии с заданным проектным шагом.
Монтаж. Часть 2
Создание кровли из металлочерепицы – довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков и набитой руки. Поэтому для осуществления правильного монтажа нужно как минимум работать под наблюдением грамотного специалиста.
Полезное видео
Видео-инструкция самостоятельной установки стропильных ног:
Крыша, сделанная из металлочерепицы - это то покрытие, которое встречается чаще всего при постройке не только загородных домов, но и городских коттеджей. Металлочерепицу называют подделкой под глиняную черепицу, она очень популярна и имеет свои преимущества перед оригиналом. Главное, вес металлочерепицы намного меньше веса глиняной черепицы. Разница в весе очень значительна, она будет составлять примерно 30 кг всего лишь на 1 кв. м. За счет легкости кровельного покрытия могут быть снижены параметры стропильной системы, к примеру, шаг стропил под металлочерепицу.
Так как металлочерепица является достаточно легким материалом по сравнению с оригинальной (глиняной черепицей), то шаг стропил может быть снижен.
Помимо того, выполнение монтажа листовой металлочерепицы намного проще по технике, что, естественно, сокращает срок работы и экономит не только время, но и деньги. К тому же это упростит и облегчит поднятие черепицы на крышу, что, конечно же, немаловажно, так как требует определенных усилий.
Основой любой хорошо и качественно выполненной работы являются заранее сделанные тщательные расчеты.
В таком важном деле, как система покрытия крыши, ошибаться не стоит, и подходить к нему нужно ответственно.
Ошибка, один неправильный шаг или расчет грозят вам нарушением всего покрытия, обрушением основания или изменением формы стропильных ног. Чем точнее будут ваши расчеты, тем надежнее будет каркас, и тем спокойнее и увереннее вы будете себя чувствовать в доме с вами же созданной крышей.
Поэтому тщательно изучите все нюансы, на которые стоит обратить внимание при расчетах.
Для того чтобы замерить расстояние шага, нужно учесть все нагрузки, которые будут действовать на кровлю. К примеру, на территории России (ее средней полосы) ветровая и снеговая нагрузка на крышу равняется примерно 200 кг на 1 кв. м.
На севере и в ближайших к нему районах это число может увеличиваться почти в три раза. Естественно, от этих расчетов будет меняться шаг стропильной ноги, для того чтобы обеспечить надежность всей конструкции.
Под рассматриваемый материал должен быть длиной до 950 мм при расчетной нагрузке в 200 кг, это при обычном сечении 150*50 мм. Увеличивая толщину утеплителя, не забывайте увеличивать и сечение стропил. Специалисты при этом уточняют, что при обрешетке 50*30 см не стоит увеличивать шаг.
Система расчета стропильной кровли
- С наибольшей точностью измерить длину ската по карнизу крыши.
- Длина ската делится на длину выбранного шага (промежутка между стропильными ногами).
- К результату добавляется единица, и полученное значение округляется в большую сторону. таким образом выясняется количество стропил, которые будут нужны только для одной стороны ската крыши под металлочерепицу.
- Затем берется общая длина ската и делится на количество стропил, которое выяснили при помощи предыдущих расчетов. Число, которое получится, будет значением промежутка между стропилами. Именно эту цифру, точнее расстояние, и называют шагом стропил.
длина стропильного элементашаг установки стропил 3,0 (м) 4,0 (м) 5,0 (м) 6,0 (м) 60 (см) 40х150 50х150 50х175 50х200 90 (см) 50х150 50х200 75х175 75х200 110 (см) 75х125 75х175 75х200 100х200 140 (см) 75х150 75х200 75х200 100х200 175 (см) 75х150 75х200 100х200 100х250 215 (см) 100х150 100х200 100х250 100х250
Примечание. Сечения стропил указаны в миллиметрах.
Длина кровельного ската - 25,5 м.
Длина стропильного шага - 1 м.
28,5/1 = 28,5+1 = 29,5, теперь проводим округление: 29,5 = 30.
То есть именно 30 стропил вам понадобится для ската кровли.
28,5/30 = 0,95, то есть 95 см - расстояние шага.
Все расчеты должны производиться с учетом формы кровли, конструктивных особенностей каркаса, а также индивидуального для каждого района микроклимата. Расчет стропильной кровли производится еще на стадии проектирования.
Также специалисты советуют для улучшения вентиляции, когда будет выполняться монтаж, в стропилах около верхней кромки высверливать отверстия диаметром 10 мм.
Обязательные предосторожности
Для обеспечения долговечности и надежности стропильную конструкцию под металлочерепицу обязательно обрабатывают специальным раствором, делать это лучше заранее, для того чтобы обработать все места, поскольку некоторые из них будут недоступны после закрепления.
Чтобы в стропилах не завелись жуки-точильщики, которые со временем могут источить всю деревянную часть крыши, нужно произвести обязательную обработку антисептиком. Своевременность обработки избавит вас не только от насекомых, но и от плесени и грибка, которые могут разрушить стропила еще быстрее, чем жуки-точильщики.
Необходимость обработки стропил специальными средствами в качестве защиты от огня не вызывает сомнения. Выбрав любую подходящую по своим свойствам пропитку и обработав стропила, вы можете быть уверены, что намного повысите их сопротивляемость к огню.
Виды существующих конструкций
Для конструктивной жесткости стропильной конструкции она непременно должна состоять из треугольников, сопряженных друг с другом и не имеющих свободы. Стропильные конструкции делятся на два вида:
- висячие;
- наклонные.
Висячая стропильная конструкция представляет собой стропильные ноги в количестве двух штук, которые соединены в самом низу затяжкой. Именно затяжка не дает основаниям увеличить расстояние, то есть разъехаться.
Если пролеты размером превышают 8 м, то для уменьшения прогиба устанавливают стойку (бабку) с подкосами. При пролетах, длина которых менее 8 м, ставится дополнительная затяжка, которая врезается между вершиной стропил и нижней затяжкой.
Для нее нужно использовать бревно или горизонтальный брус, который крепится к основанию стропильных ног, что сокращает распирающие горизонтальные силы, действующие на стены постройки.
«Кобылка» - так называют продолжение стропильной ноги, крепящееся гвоздями к стропильной ноге. Ее можно изготовить из доски, которая по размерам будет в два раза меньше самой ноги.
Наслонная стропильная конструкция опирается средней частью и концами на опоры или стены здания и устанавливается только в тех случаях, когда пролеты не превышают 6 м.
Добавление бруса, который врезается горизонтально ниже конька между двумя стропилами, разрешает увеличивать расстояние между опорами до 8 м.
Если есть дополнительная опора, то ширина может быть увеличена до 12 м, а при наличии двух опор - до 16 м. В брусчатых зданиях или в рубленых деревянных стропильные ноги опираются на верхние венцы.
- В каменных зданиях - на брус опорный, в каркасных деревянных - на верхнюю обвязку. Размеры здания и наличие в нем внутренних опор (стены, колонны) диктуют, каким будет расположение стропил.
Некоторые особенности
Между стропильной конструкцией для металлочерепицы и другими конструкциями нет принципиальных различий. Основное отличие между ними в том, что верхняя опора устанавливается сверху конькового прогона, а не на коньковый брус.
Для металлической поверхности немаловажна циркуляция воздуха, которая и образуется в виде свободной зоны между состыкованными деревянными частями. Этим снижается риск образования под кровельным настилом конденсата.
Если монтаж дома подразумевает замену мауэрлата на верхнем бревенчатом венце, то производить расчет, выясняющий шаг стропил, нужно как можно более внимательно и перепроверять дважды.
Поскольку после будет невозможно сделать даже малейшие изменения, так как в венце делаются зарубки, которые увеличивают надежность крепления.
Стропила под металлочерепицу (их монтаж) выполняются с помощью специальных уголков, которые используются для фиксации элементов конструкции.
Использование таких уголков для крепления обеспечит высокую несущую способность и, помимо этого, даст вам возможность работать без специальных инструментов. В этом случае можно будет использовать для крепления уголков обычные гвозди и шурупы.
Зная особенности расчетов, расстояние и требуемый шаг, вы без труда сможете разобраться в тонкостях этого строительного процесса. Удачи!
Каркас крыши должен быть надежным и прочным. Но без грамотно проведенных расчетов этого достигнуть сложно. В процессе проведения вычислений определяют, на каком расстоянии ставить стропила на крыше.
К чему может привести неверный или неточный расчет нагрузок, которым подвергнется стропильная конструкция? К самым негативным последствиям, начиная от деформации стропильных ног и порчи покрытия кровли и заканчивая обрушением основания каркаса крыши. Поэтому при проектировании зданий в перечне обязательных расчетов имеются данные, какое должно быть расстояние между стропилами крыши. Существует определенная методика, позволяющая рассчитать эту величину.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Расстояние между стропилами на крыше получило название шаг стропил. Как правило, шаг стропильных ног в конструкции крыши обычно превышает один метр, а минимальный промежуток колеблется в пределах 60 сантиметров.
Расчет необходимого количества стропил для кровли определенной длины и шаг стропил производят следующим образом:
Стропильная конструкция под металлочерепицу
При строительстве загородной частной недвижимости металлочерепичную кровлю можно встретить чаще всего. Этот кровельный материал похож на настил, выполненный из глиняной черепицы, но по сравнению с ним имеет ряд достоинств. Листовую металлическую черепицу легко монтировать, поэтому возвести крышу можно в более короткие сроки, стропильная система под металлочерепицу также не отличается сложностью.
Металлочерепица легче, чем керамическая продукция, различие в весе иногда достигает 35 килограммов из расчета на квадратный метр в зависимости от толщины изделий (прочитайте также: " "). Благодаря значительному снижению веса настила кровли появляется возможность уменьшить толщину элементов стропильной конструкции и размеры сечения брусков обрешетки, увеличить шаг установки стропил.
Под металлочерепичное покрытие стропильные ноги монтируют с расстоянием от 600 до 950 миллиметров, при этом сечение материала изготовления конструкции составляет 150 на 50 миллиметров. По мнению специалистов, в данном случае, если разместить между стропилами утеплитель толщиной в 150 миллиметров, то такая теплоизоляция позволит создать комфортные условия для пребывания в помещении мансарды. В то же самое для большей надежности желательно выбрать 200-миллиметровый утеплитель.
При монтаже стропил для обеспечения вентиляции пространства, которое заполнено утеплителем, в стропилах около верхней кровли сверлят отверстия, имеющие диаметр 10-12 миллиметров.
Технология создания стропильной системы под металлочерепицу не имеет существенных отличий от конструкций для других видов кровельных материалов. Единственная особенность заключается в том, что у стропил верхняя опора монтируется на коньковый прогон сверху, а не сбоку на коньковый брус. Наличие свободной зоны между стропилами обеспечивает циркуляцию воздуха под настилом кровли, а это в силу использования материала из металла понижает риск появления конденсата.
Стропильная система односкатной крыши, основные преимущества и характеристики ").
Расстояние между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра (читайте: " "). Стропилами регулируют величину свеса кровли.
Расстояние между стропилами под металлочерепицу в обязательном порядке учитывает усилия, складывающиеся из ветровой, снеговой нагрузки, собственного веса конструкций, кровли. Кроме того, влияют на шаг стропил под металлочерепицу следующие факторы:
- расположение труб – деревянные элементы кровли должны отстоять от дымохода на 25-35 см, не должны мешать прямым траекториям вентиляционных каналов, фановых труб;
- конфигурация кровли – необходимо наличие стропильной ноги в месте примыкания конька щипцовой, шатровой крыши.
Все деревянные элементы стропильной системы изготавливаются из деревьев хвойных пород, влажность которых не превышает 20%.
Шаг стропильных ног вычисляется на этапе проектирования для составления сметы. Это значительно снизит количество отходов, обрезков кроя пиломатериалов.
Что нужно знать при выборе оптимального расстояния между стропилами?
Схема кровли с висячими стропилами.
Собрав при прочностном расчете присутствующие нагрузки, проектировщик равномерно распределяет их на несущие стены. Принцип вычисления одинаков для наслонных, висячих стропил, отличаются лишь схемы крепления элементов в коньке, на мауэрлате.
Минимальный, максимальный шаг деревянных стропил под металлочерепицу регламентируются 0,7 м, 1,2 м соответственно.
При выборе шага 60 – 100 см длина стропил не может превышать 6 м, с ее уменьшением допускается разбежка до 1,2 м. Если поставить ноги чаще 60 см, это излишне утяжелит кровлю, увеличит бюджет строительства. Если увеличить шаг больше 1,2 м, резко снизится несущая способность, ресурс конструкции.
Сплошная обрешетка из деревосодержащих плит добавляет прочность, жесткость стропильной системы. При этом допускается увеличение шага на 0,3 – 0,2 м по сравнению с периодической обрешеткой из бруска либо обрезной доски. Однако для экономии бюджета строительства сплошная обрешетка для металлочерепицы используется крайне редко. Материал обладает достаточной прочностью, жесткостью за счет дополнительных поперечных ребер профиля.
Шаг больше 1,2 м не используется даже при применении стропил из металлопроката, несмотря на достаточный запас прочности материала. Это обусловлено возможным прогибом листов кровли во время обильных снегопадов, ураганного ветра.
Сечение бруса, из которого выполнены стропильные ноги, тоже влияет на шаг стропил, поскольку изменяется площадь опирания обрешетки, вес кровли. Оптимальным вариантом считается брус 150 х 50 мм с разряженной обрешеткой с шагом 4 – 7 см в зависимости от шага поперечной волны.
Пример расчета для двускатной крыши
При выполнении проекта специалистами на начальном этапе известен кровельный материал. Для того чтобы узнать рекомендуемый шаг стропил, можно воспользоваться таблицами СНиП, после чего скорректировать значение в соответствии с эксплуатационными условиями. Пример таблицы приведен ниже:
| Сечение ноги (см) | Шаг стропил (см) в зависимости от их длины (м) | ||
| 5 | 4 | 3 | |
| доска 20 х 2 | 70 | 120 | – |
| доска 18 х 2 | – | 100 | – |
| доска 16 х 2 | – | 70 | 130 |
| брус 22 х 6 | – | 120 | – |
| брус 20 х 5 | – | 110 | – |
| брус 18 х 5 | – | 90 | 150 |
| бревно 180 | 90 | 150 | – |
| бревно 150 | – | 90 | 150 |
| бревно 140 | – | 70 | 140 |
| бревно 130 | – | – | 110 |
Табличные значения соответствуют стропилам простых одно- двускатных крыш. Вначале выбирается сечение ноги, длина элемента, расстояние между центрами бревна, бруса получается автоматически. На следующем этапе длина ската в коньке делится на шаг стропил с добавлением единицы. Таким образом, подсчитывается количество ног с округлением числа в большую сторону. Затем остается скорректировать расстояние между деревянными стропилами по факту. Например, при длине конька 7,5 м, стропильной ноге сечением 16 х 2 см (доска) длиной 4 м получится:
7,5/0,7 = 10,7 + 1 = 11,7 шт. округляем до 12 стропил.
Уточнение размера позволяет вычислить межцентровое расстояние для монтажа после установки крайних ног:
7,5/12 = 62,5 см.
Слуховые окна располагают между соседними стропилами, в местах прохождения труб, дымоходов ноги смещают на расстояние, указанное в СНиП. Все остальные элементы системы остаются на местах, область примыкания к трубам при необходимости усиливается:
- в две соседних ноги врубается лежень;
- короткое стропило врубается в него одним концом, второй примыкает в коньке к элементу противоположного ската;
- смещенные ноги в верхней части опираются на коньковый прогон, закрепленный к двум стропильным фермам как минимум.
Таким образом, система получает необходимую жесткость без потери несущей способности, соблюдаются требования пожаробезопасности деревянных деталей крыши.
Материал стропильных ног
Материалом стропил чаще является брус 25 х 10 см – 15 х 4 см, позволяющий снизить бюджет строительства.
При выборе пиломатериала естественной влажности застройщик гарантированно получает усадку конструкции в первые полтора года на 5-7 см по высоте. Увеличив пункт сметы на обустройство стропильной системы на 70%, можно приобрести клееный брус, значительно снизив конструкционные нагрузки, повысить ресурс крыши вдвое.
Расстояние между стропилами останется неизменным, однако вместо строганного бруса 17,5 х 5 см, рекомендуемого строительными нормами для пятиметровых ног, расставленных через 0,6 м, можно обойтись клееным брусом меньшего сечения 15 х 4 см. Снизятся транспортировочные затраты, облегчится работа на высоте, крой материала.
Сборными стропилами из досок пользуются при одноименной схеме крепления ферм вальмовой крыши. Верхние скаты выполняются из одиночных досок, нижние из трех досок, сшитых саморезами со смещением в рядах.
Выбор металлических стропил оправдан при сложной конфигурации кровли, обилии вентиляционных труб, дымоходов, обойти которые с соблюдением требований СНиП, пожаробезопасности не представляется возможным. В этом случае шаг между стропилами максимально увеличивается, так как металлопрокат гораздо прочнее пиломатериала.
Если стропила крепятся в нижней части к мауэрлату, шаг ног не критичен, элементы могут при необходимости смещаться на нужное расстояние в любую сторону. Если используется схема опирания на затяжки, являющиеся балками перекрытия, сместить отдельные элементы гораздо сложнее. В этом случае увеличивается количество отходов кроя при обшивке чернового потолка, пола чердачного либо мансардного помещения.
Стропильная система под металлочерепицу является одной из самых экономичных конструкций современных крыш. Это обусловлено небольшим весом стальных профильных листов покрытия, отсутствием сплошных оснований типа ОСП или фанеры. Процессу правильного монтажа элементов кровли посвящено множество литературы и инструкций, видеороликов. Процесс выбора стропильной системы индивидуальному застройщику менее понятен. В этой статье предпринята попытка проинформировать обычного читателя как правильно выбрать стропила под металлочерепицу.
Конструктивное решение стропильной системы зависит от формы крыши, формы и размеров здания. Существуют две основные конструктивные схемы стропильных систем:
Наслонные стропила - простая и надежная нераспорная система стропил, в которой стропильные балки опираются (наслоняются) вверху и внизу на стены или балочные элементы
. Эта система стропил наиболее популярна в индивидуальном строительстве. Наслонная система состоит из стропильных ног, опирающихся внизу на мауэрлат, а вверху на прогон, стоек, опирающихся на лежни и подкладки, а также подкосов, распорок и шпренгелей.
Висячие стропила - более сложная система, применяется при отсутствии внутренних стен, как правило, при больших расстояниях между опорами
. Эта конструкция является распорной, в которой распорное усилие гасится затяжками.
Конструктивными элементами системы являются различного вида стропильные фермы. Преимущество этой системы в том, что все элементы можно изготовить и собрать как на месте, так и в заводских условиях. В последнем случае остается выполнить лишь укрупнительную сборку и монтаж. Применение такой системы оправдано для объектов со сжатыми сроками строительства.
Другое преимущество в том, что готовые элементы, как правило, подвергаются огнебиозащитной пропитке в заводских условиях. Кроме того, у предприятий есть большой выбор готовых проектных решений для разных типов крыш.
Размеры и сечения элементов стропильной системы
В идеале, все элементы дома, включая крышу, подробно разрабатываются проектной организацией. Если проекта нет или речь идет о реконструкции, тогда пригодится следующая информация.Для изготовления несущих конструкций крыши должна применяться древесина с влажностью не более 25%. Составные элементы могут быть из бревна, бруса и обрезной доски.Общая массивность элементов стропильной крыши зависит от расстояния между несущими стенами здания, климатического района строительства и уклона крыши. Чем больше пролет, количество снега и тяжелее конструкция кровли, тем массивнее несущий каркас крыши.
Геометрия наслонных стропил
Хотя сечение практически всех элементов стропильной системы является расчетной величиной, в строительной литературе определено минимальное сечение стропильных ног как 50×100 мм, мауэрлата 150×100 мм, а минимальная высота лежней и прокладок – 150 мм. Следует отметить, что сечение стропил 50×100 мм смотрится на крыше как каминные спички, и зачастую его увеличивают для визуального комфорта. Наслонные стропила работают как изгибаемые элементы и рассчитываются в зависимости от пролета здания и действующей нагрузки.
Итак, среди известных величин есть длина крыши, пролет здания (расстояние между опорами C), высота подъема крыши, и, как минимум, общее представление о снеговой нагрузке. Среди неизвестных есть шаг стропил (B), сечение стропил (a×b). Избавляясь от неизвестных, назначим шаг стропил под металлочерепицу. Рациональное расстояние варьируется в диапазоне между 0,6 и 1,2 м. Если крыша со стропилами из бревен, то шаг стропил можно увеличить до 1,8 м. В ситуации с металлочерепицей это не нужно, так как придется выполнять утолщенную обрешетку.
Шаг стропил от 0,6 до 0,9 м используется в основном при крышах с холодным чердаком и одинарных стропилах. Следует отметить, что минимальный шаг применяется редко, а установку ведут с шагом не менее 0,7 м. Если мансардного этажа не предвидится, для холодного чердака можно принимать любой шаг стропил. Сечения стропильных ног для простых кровель при нормальных условиях в климатической зоне средней полосы России можно предварительно определить по следующей таблице.
Уклон крыши, град | Шаг стропильных ног, м | Сечение доски |
|||
Расстояние между опорами, м |
|||||
| 20 - 30 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | |
| 0,7 | 50×120 | 50×150 | 50×175 | 50×175 | |
| 0,9 | 50×150 | 50×175 | 50×175 | 50×200 | |
| 1,2 | 50×175 | 50×200 | 2×50×150 | 2×50×200 | |
Мансардная крыша
С мансардной крышей дело обстоит иначе. Со времен всесоюзной унификации и типизации (строители со стажем поймут), модульные размеры плит утеплителя остались прежними: лист 600×1200 мм (Технониколь дополнительно выпускает плиты утеплителя размером 500×1000 мм). Если в пространстве чердака планируется разместить жилое помещение, выполнив мансардную крышу, зачастую используется вариант с максимальным шагом стропил. Тем более что при толщине утеплителя от 150 мм и необходимости сделать воздушную прослойку 50 мм для вентиляции подкровельного пространства, требуется высота сечения стропильной доски 200 мм. А при более массивом слое утепления (от 200 мм), что в нашей стране не редкость, приходится набивать еще дополнительные рейки. Таким образом, при наличии утеплителя между стропилами, шаг 1200 мм принимается из условия удобства установки утеплителя без дополнительной обрезки, возможности установки различных видов мансардных окон и технологичностью устройства вентиляции подкровельного пространства. При расстоянии между стропилами 1,2 м и снеговой нагрузке для 4 снегового района и выше (все, что севернее Сергиева Посада, Санкт-Петербурга, все Поволжье до Сызрани, и далее через Уральский хребет), требуется устройство спаренных стропильных ног. Сечения элементов можно предварительно определить по таблице ниже.Таблица 2
Уклон крыши, град | Шаг стропильных ног, м | Сечение стропильной ноги |
||||
Расстояние между опорами, м |
||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | ||
| 20 - 25 | 1,2 | 2×50×150 | 2×50×175 | 2×50×175 | 2×50×200 | 2×50×200 |
Соединять две доски нужно через прокладки с шагом не более 1 метр. Стропильная система, выполненная из парных досок более надёжна чем одинарная система
. А чтобы спать под новой крышей совершенно спокойно, нужно обратиться к проектировщикам за расчётом элементов крыши.
Рекомендую к просмотру следующее видео: