Расстояние между стропилами – один из ключевых параметров, влияющих на прочность конструкции. Грамотный расчет шага установки стропил позволяет возвести кровлю, устойчивую к высоким эксплуатационным нагрузкам.
Нагрузки на кровлю и расчет стропильной системы
Разработка проекта односкатной или двухскатной крыши начинается с выбора типа стропильной системы, угла наклона скатов (высоты крыши) и материалов для возведения конструкции. Расчет расстояния между стропильными ногами выполняется с учетом нагрузок, которые будет испытывать крыша в процессе эксплуатации. В число постоянных нагрузок входит :
- вес материалов, из которых изготовлена стропильная система;
- вес кровельного покрытия;
- вес материалов кровельного пирога (гидроизоляция, пароизоляция, утеплитель);
- вес элементов отделки жилого чердака или мансарды.
Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся :
Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы :
- измеряется длина будущего ската кровли;
- полученное значение делится на оптимальное числовое значение шага стропил;
- к полученной величине прибавляется единица, результат округляется;
- длина ската кровли делится на округленный результат.
Итоговый результат позволит определить, через какое расстояние следует ставить стропильные ноги. Определение шага не может быть предельно точным, так как требуется учитывать целый ряд дополнительных факторов, включая ширину утеплителя, особенности монтажа обрешетки под различные виды кровельного материала. Если проектируется крыша с дымоходом, шаг можно скорректировать с учетом его расположения, чтобы не пришлось в дальнейшем убирать часть стропила и ставить опорную конструкцию, такую, как специальная стропильная система.
Расстояние между стропилами под шифер
Шифер – традиционный кровельный материал. К его достоинствам относятся такие характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям (исключая механические) и низкая стоимость. Шифер позволяет создать кровельное покрытие, ремонт которого можно свести к замене отдельных элементов. Шифер имеет большой вес и требует монтажа достаточно мощной стропильной системы. Расчет расстояния, на каком необходимо ставить стропила под шифер, ведется с учетом сечения бруса для изготовления стропильных ног.
Оптимальное решение – монтаж системы под шифер, в которой промежуток между стропилами должен быть не менее 800 мм . Чтобы конструкция под шифер выдерживала не только вес материала, но и повышенные внешние нагрузки, обрешетка выполняется из бруса или доски сечением не менее 30 мм. Выполняя расчет стропильной системы под шифер, следует читывать, что данный материал имеет достаточно большие ограничения по выбору угла наклона скатов.
Стропила под металлочерепицу
Металлочерепицу активно используют в качестве практичного и эстетичного кровельного материала при обустройстве односкатной, щипцовой, вальмовой или сложной крыши. Каркас под металлочерепицу возводится по стандартным принципам. Чтобы рассчитать, на каком расстоянии лучше ставить стропилины, необходимо учесть нагрузки и угол наклона кровли. Металлочерепицу характеризует относительно небольшой вес, благодаря чему она может послужить заменой старому кровельному покрытию из шифера или керамической черепицы. При этом стропила не потребуется усиливать или менять шаг их установки.
Стандартный шаг стропил под металлочерепицу составляет 600-900 мм. Сечение элементов может составлять 50-150 мм – этого достаточно, чтобы создать надежный каркас под металлочерепицу. Но если предполагается использование утеплителя, слой которого в районах с низкими зимними температурами должен составлять 200 мм, для стропил под металлочерепицу рекомендуется использовать брус 200х50, чтобы не монтировать дополнительную систему, удерживающую утеплитель. Промежуток между стропилами под металлочерепицу лучше подогнать под ширину листового или рулонного теплоизолятора .
Профнастил: стропила и обрешетка
Профнастил относится к легким и удобным в применении кровельным материалам. Оцинкованный или покрытый декоративно-защитным слоем профнастил может использоваться как для монтажа односкатной кровли подсобного помещения или гаража, так и для двухскатной крыши жилого дома. Как рассчитать расстояние, необходимое для установки стропил под профнастил?
Чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции, стропила под профнастил достаточно ставить с шагом 600-900 мм. При этом необходимо обратить внимание на угол наклона крыши. Расчет показывает, что при высоких внешних нагрузках профнастил лучше укладывать на систему с минимальным шагом . Но если расстояние между стропилами под профнастил близко к максимальному, а угол уклона крыши небольшой, то конструкция усиливается за счет использования более частой обрешетки. В этом случае шаг обрешетки под профнастил должен быть около 50 мм, ширина элементов – не менее 100 мм.
Стропильная система под мягкую кровлю
К мягкой кровле относятся битумные и битум-полимерные рулонные материалы, кровельные мембраны, а также мягкая черепица. Мягкую кровлю характеризует относительно небольшой вес и отсутствие необходимости монтажа массивной стропильной конструкции.
Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 600 мм, максимальное – 1500 мм. При монтаже опоры под мягкую кровлю важно учесть угол наклона скатов: чем меньше угол, тем меньше должно быть расстояние между опорами для сплошной обрешетки. На выбор шага влияет и толщина материала для обрешетки – чем толще лист фанеры или ОСП, тем больше может быть шаг установки стропильных ног.
Ондулин: расчет стропил
Ондулин (битумный шифер) укладывается на ровную сплошную обрешетку, выполненную из листового материала. Это позволяет кровельному покрытию успешно сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Обрешетка под ондулин опирается на стропила, которые должны располагаться с шагом 600 – 1000 мм, в зависимости от угла наклона двухскатной или односкатной крыши.
Стропила под ондулин изготавливаются из бруса сечением 200×50 мм. Выбирая, на каком расстоянии ставить стропильные ноги для конструкции под ондулин, рекомендуется учесть ширину утеплительного материала, чтобы упростить его монтаж. Такой расчет позволяет снизить финансовые затраты на обустройство кровли.
Крыша из сэндвич-панелей
Кровля из сэндвича чаще всего возводится на домах из сип-панелей или постройках ангарного типа. Особенностью сэндвича является его жесткость на изгиб, что позволяет обходиться без установки традиционных стропил. Небольшие пролеты от конька двухскатной крыши до верхней части стены (либо расстояние между опорными конструкциями односкатной кровли) допускают монтаж сэндвича без дополнительных опор.
Если длина пролета превышает 4 метра, необходимо установить дополнительные прогоны. Для монтажа крыши из сэндвича на жилом доме нередко устанавливают традиционную стропильную систему, но в этом случае стропила можно расположить с большим шагом – они выполняют функцию опоры для прогонов. Расстояние между стропильными ногами выбирается исходя из длины имеющегося материала для прогонов и длины несущих стен. Технические параметры сэндвича позволяют кровле выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки .
Поликарбонат: возведение опорной конструкции
Поликарбонат в последнее время активно используется в качестве кровельного материала. В первую очередь поликарбонат востребован при строительстве беседок, навесов, зимних садов. Обрешетка и стропильная система под поликарбонат может изготавливаться из дерева или металла.
Поликарбонат различается по своему весу в зависимости от толщины листа. Обрешетку под поликарбонат рекомендуется выполнять с шагом 600-800 мм. Обрешетка (деревянная или металлическая) монтируется на стропила, которые могут быть прямыми или иметь арочную форму. Обычно промежуток между стропилами под поликарбонат составляет от 1500 до 2300 мм. Чтобы правильно рассчитать, на каком расстоянии лучше стравить стропила, необходимо принять во внимание площадь остекления, размеры и толщину листов, учесть, что поликарбонат крепится с зазорами на тепловое расширение .
Расстояние между стропилами двухскатной и односкатной крыши
Узнайте, какое расстояние между стропилами необходимо сделать для двухскатной и односкатной крыши. Максимальное расстояние между стропилами под металлочерепицу, ондулин и мягкую кровлю.
Расстояние между стропилами: принципы и примеры расчетов шага стропильной системы
Задача правильно рассчитать расстояние между стропилами – очень ответственная. От того, насколько серьезно вы приступите к ее решению, будет зависеть не только надежность и долговечность крыши, но и все последующие работы на ней: укладка утеплителя, монтаж кровельного покрытия, установка доборных элементов. Если подтасовать шаг стропил под листы кровли, как это многие делают, то не факт, что между стропилами потом войдет утеплитель. Если же ориентироваться только на утеплитель – первая же зима с ее обильным русским снегом сокрушит стропильную систему. Вот почему вся суть в том, чтобы подобрать оптимальный шаг стропил на для всех скатов, и вот этому умению мы вас сейчас научим.
От чего зависит шаг расположения стропил?
Итак, расстояние между стропилами определяется такими важными факторами:
- Форма крыши (двускатная, односкатная или многоскатная).
- Угол наклона крыши.
- Параметры бруса, который используется для изготовления стропил (ширина, толщина).
- Конструкция стропильной системы (наслонная, висячая или скользящая).
- Совокупность всех нагрузок на крышу (вес покрытия, атмосферные явления и др.).
- Материал обрешетки (20х100 или 50х50) и ее параметры (сплошная, с пробелами 10 см, 20 см или сплошная из фанеры)
И каждый из этих параметров нужно брать во внимание, о чем как раз эта статья.
Декоративные стропила: 0% нагрузки
Первым делом определитесь с самым главным пунктом: типом крыши и ее назначением. Дело в том, что крыша жилого дома зимой выдерживает на себе большую шапку снега, постоянный ветер на высоте и еще ее нередко утепляют изнутри, а вот к стропильной системе небольшой беседки, спрятанной под кронами деревьев, предъявляют совсем другие требования.
Например, если вы строите перголу в ее классическом понимании, то совершенно не важно, какое именно будет у нее расстояние между стропилами – это уже чисто эстетический фактор:
В приведенной иллюстрации видно, что даже в такой постройке есть свой шаг стропил. Ведь здесь он обеспечивает и эстетический фактор, и жесткость самой конструкции. Но выбирают шаг произвольным путем.
Функциональные стропила: подробный расчет
Подходим к главному вопросу: какое расстояние должно быть между стропилами крыши жилого дома? Вот здесь запаситесь терпением и внимательно изучите все нюансы.
Пункт 1. Длина стены и выбор шага стропил
Первым делом шаг установки стропил на крыше жилой постройки обычно выбирают конструктивно размеру здания, хотя и с учетом многих других факторов.
Например, проще всего устанавливать стропила с шагом 1 метр, поэтому для стены длиной 6 метров ставится стандартно 7 стропил. В тоже время можно сэкономить, поставив их с расстоянием 1 и 2 метра, и получится ровно 5 стропил. Можно поставить также с расстоянием 2 и 3 метра, но зато усилить обрешеткой. Но крайне нежелательно делать шаг стропил более 2 метров.
Пункт 2. Влияние снеговых и ветровых нагрузок на форму крыши
Итак, мы остановились на том, что среднее расстояние между стропилами обычной крыши – 1 метр. Но, если в местности значительная снеговая или ветровая нагрузка, или крыша более-менее пологая или просто тяжелая (например, покрыта глиняной черепицей), тогда такое расстояние необходимо уменьшить до 60-80 см. А вот на крыше с уклоном более 45 градусов его можно даже увеличить на расстояние 1,2 м-1,4 м.
Почему это так важно? Давайте разберемся. Дело в том, что воздушный поток сталкивается на своем пути со стеной под крышей здания, и там происходит завихрения, после чего ветер ударяет в карнизный свес крыши. Получается, что ветровой поток как бы огибает скат крыши, но при этом стремясь ее приподнять. И в крыше в этот момент возникают силы, которые готовы ее сорвать или опрокинуть – это две наветренные стороны и одна подъемная.
Есть еще одна сила, которая возникает от давления ветра и действует перпендикулярно склону, стараясь словно вдавить скат крыши вовнутрь. И чем больше угол наклона ската кровли, тем больше имеют значение безопасные силы ветра и меньше касательные. А чем больше угол ската, тем реже нужно ставить стропила.
Понять, делать вам высокую крышу или пологую, поможет эта карта среднего значения ветровой нагрузки:
Второй момент: в российском регионе на стандартную крышу дома постоянно воздействует такое атмосферное явление, как снег. И здесь тоже вам нужно учитывать, что снеговой мешок обычно скапливается больше на какой-то стороне крыши, чем на другой.
Вот почему в таких местах, где возможен такой мешок, нужно вставлять спаренные стропильные ноги либо делать сплошную обрешетку. Проще всего определить такие места по розе ветров: с наветренной стороны ставят одиночные стропила, а с подветренной – спаренные.
Если вы впервые строите дом, тогда не найдетесь на собственное мировоззрение, а определите среднестатистическую снеговую нагрузку для своей местности согласно официальным данным:
Пункт 3. Вопрос утепления и стандартной ширины матов
Если крышу вы будете утеплять, тогда шаг стропил целесообразно ставить под стандартные размеры плит утеплителя, а это 60, 80 см и 120 см.
Современные утеплители сегодня продают стандартной ширины, обычно по такому же стандартный шаг стропил. Если потом брать их и подгонять под уже существующие параметры, тогда будет много отходов, щелей, мостиков холода и прочих проблем.
Пункт 4. Качество и прочность используемого пиломатериала
Огромное значение также имеет то, какой именно материал вы используете для строительства стропильной системы. Так, для каждой породы древесины существует своя нормативная документация, которая касается ее несущей способности:
Т.к. для изготовления стропильной системы крыши в России чаще всего используется сосна и ель, их прочность на изгиб и особенности использования уже давно прописаны. Если же вы будете использовать древесину других пород, то можно будет выводить поправочный коэффициент.
Кроме того, если на стропиле будут сечения, врубки или отверстия под болты, в этом месте нужно рассчитывать несущую способность бруска с коэффициентом 0,80.
Пункт 5. Расстояние между затяжками и балками перекрытия
Еще один момент: если крыша строится со связанными между собой стропильными фермами, и их нижний пояс используется одновременно в качестве балок перекрытия, тогда расстояние между фермами нужно делать в пределах 60-75 см, чтобы учитывать конструкцию будущего пола.
Пункт 6. Нагрузки на стропильные узлы
Итак, вот основные нагрузки, которые действуют на стропильную систему крыши:
- Статические, куда входит вес самой стропильной системы, вес кровли, лежащего на крыше снега и доборных элементов.
- Динамические, куда входит сила ветра, неожиданные повреждения кровли, вес человека и техники для ремонта и им подобные факторы.
И все эти факторы способны в определенный момент воздействовать на крышу одновременно, а поэтому и существует такое понятие, как критическое значение. Это именно то значение нагрузок, при котором крыша не выдерживает и деформируется.
Поэтому, если здание строится со значительными пролетами, то обязательно применяются стальные стропильные фермы. Дело в том, что напряжение в таких стержнях уже отсутствует, и вся нагрузка приходится на узлы – здесь на таковые воздействуют сжимающие и растягивающие силы. А расстояние между такими фермами рассчитывается в зависимости от типа кровли и конструкции самой крыши.
Обычно, унифицированную ферму ставят с пролетом, кратным шести, и поэтому между узлами фермы делается расстояние, кратным полутора метрам.
Пункт 7. Вес стропильной системы и кровельного пирога
Не забывайте, что главное предназначение стропил – удерживать на себе всю крышу, и ее вес при этом имеет решающее значение:
Пункт 8. Удобство монтажа кровельного покрытия
Влияет на расстояние между стропилами также такой фактор, как выбранное кровельное покрытие. Чем выше уклон крыши, тем больше кровельных материалов при этом будет использовано. А чем они тяжелее, тем чаще придется ставить под них стропила. А как же сплошная обрешетка? В том-то и дело, что и она имеет свой вес:
У каждого вида кровли – свой оптимальный шаг стропил. Ведь многие стандартные листы по краям нужно крепить прямо в стропило или обрешетку, и важно, чтобы они совпадали. Иначе работа по покрытию кровли легко превратится в сущий ад на высоте, поверьте.
Вот почему даже перед началом монтажа нужно обязательно сделать раскладку, все несколько раз проверить. И знать некоторые важные тонкости по каждому из видов покрытий.
Определение совокупности нагрузок на крышу в целом и стропило в отдельности
Итак, мы определили, что, помимо других конструктивных факторов, на стропильную систему крыши одновременно действует целая совокупность нагрузок: вес стропильной системы, шапка из снега, давление ветра. После того, как вы сложите все нагрузки вместе, обязательно умножьте их на коэффициент 1,1. Так вы все рассчитаете на неожиданные благоприятные условия, то есть заложить дополнительную 10%-ную процентную прочность.
А теперь вам остается только разделить общую нагрузку на планируемое количество стропил и посмотреть, справится ли каждое из них со своей задачей. Если кажется, что конструкция будет хилой – смело добавьте 1-2 стропила в общее количество, и вы будете спокойны за свой дом.
Вам необходимо делать расчет на разрушение, т.е. на полную нагрузку, которая действует на крыше. Все эти нагрузки определяются по техническим характеристикам материалов и СНиПам.
Стандартная конструкция крыши – это стропила, решетчатые прогоны, и каждый из этих элементов срабатывает только на ту нагрузку, которая давит именно на него, а не на общую крышу в целом. Т.е. на каждое отдельно взятое стропило действует своя нагрузка, общая, но поделенная на количество стропильных ног, и изменением шага их расположения вы изменяете площадь сбора нагрузки на стропила – уменьшая ее, или увеличивая. И, если менять шаг стропил вам неудобно, тогда поработайте с параметрами сечения стропильных ног, и общая несущая способность крыши увеличится в разы:
При этом расчете старайтесь добиться, чтобы самое длинное стропило было у вас в проекте не более шести с половиной метров, в противном случае – сращивайте по длине. Сейчас поясним подробнее. Так, на крышах с уклоном скатов до 30 градусов стропила так называемые «сгибаемые элементы». Т.е. они работают именно на изгиб, и к ним есть определенные требования. А возможность прогиба стропил рассчитывают по специальной формуле, и, если результат превышает норму, тогда стропила увеличивают по высоте и снова делают новый расчет.
А вот на крыше с уклоном складов более 30 градусов какие стропила уже считается «сгибаемо-сжатыми» элементами. То есть на них воздействует не только равномерно распределенная нагрузка, которая вызывает изгиб стропил, но и усилия, которые уже действуют вдоль оси стропила. Говоря простым языком, здесь стропила не только немного прогибаются под весом крыши, но и сдавливаются от конька к мауэрлату. Кроме того, на растяжение необходимо проверить и ригель, который обычно сдерживает две стропильные ноги.
Как видите, с подобными расчетами справится даже далекий от строительства человек. Главное – все учесть, быть внимательным и готовым потратить немного больше времени на проектирование, чтобы потом вся работа пошла как по маслу!
Расстояние между стропилами: какой шаг должен быть между стропилами
Подробная инструкция, как правильно рассчитать расстояние между стропилами крыш разных конструкций, с учетном суммы нагрузок и используемого материала.
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.
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 конструкция является основополагающим элементом скатной крыши. Неправильно высчитанное расстояние между стропилами, неверный учет нагрузки на возведенную систему балок, их неправильная установка, скорее всего, приведут к деформации и обрушению. Устойчивость стропильной системы зависит:
- от прочности внизу, к коньку в верхней части;
- обоснованности чертежа опоры для стропил с учетом длины пролета;
- качества древесины;
- шага стропил.
- тип кровельного материала (металлочерепица, шифер, прочее);
- расстояние (пролет) между рядом стоящими опорами;
- угол, под которым крепятся ноги стропила.
Очевидно, что главным условием надежности конструкции крыши является грамотно высчитанное расстояние между стропилами. Как определить эту величину для односкатной, двускатной, вальмовой крыши, разобраться можно.
На чем основываются расчеты длины пролетов
Грамотный расчет конструкции, при которой шаг всех стропильных ног высчитывается по одинаковому принципу для любого типа крыши, базируется на таких показателях:
- вес стропил;
- вес утеплителя;
- вес кровли;
- вес обрешетки;
- снега;
- ветра;
веса человека или людей, которые будут впоследствии заниматься ремонтом, обслуживанием самой крыши и объектов на ней находящихся.
Снег и ветер – величины для каждого региона разные, искать эти показатели нужно в справочной информации конкретной местности, региона.
Как рассчитать стропильные промежутки
Точное расстояние между стропильными ногами вычисляют с применением сложных математических формул, сопромата, однако многие умельцы справляются с этой задачей по-своему. После того как проведен расчет максимальной нагрузки, следует произвести такие действия:
- измерить длину крыши;
- полученный результат поделить на пролет каркаса крыши или приблизительный шаг для установки стропил, (шаг стропил это расстояние от одной до другой ноги стропильной системы, обычно в расчет принимается стандартная величина, приблизительно выбранная);
- добавить к полученному результату единицу, округлить полученное значение;
После этого длину кровельного ската следует поделить на полученное значение (число стропильных ферм) – получится искомый шаг стропил.
Пример расчета. Скат имеет в длину 27м, выбранный шаг составляет 0,8м.
27:0,8=33,75
33,75+1= 34,75
округляем = 35, Цифра 35 означает, что нужно ставить 35 стропил.
Определяем расстояние между стропилами: 27: 35= 0,8. То есть нога устанавливается одна от другой на расстоянии 80 см.
Общепринятым стандартом является значение равное 1 метру, также оптимальным может быть шаг в восемьдесят, семьдесят, девяносто см. Очевидно, что порядок расчета нельзя назвать точным, потому, что не учтен тип кровельного материала.
Интервалы, между стропилами используемые под разные типы кровельных материалов
Осуществляя расчет шага ноги стропил необходимо учитывать характеристики и размеры кровельного материала. Наиболее популярными можно считать такие виды кровли:
- профнастил;
- керамическая черепица;
- металлочерепица;
- ондулин;
- шифер.
Данные виды кровли используют для монтажа крыш жилых домов, бань, хозяйственных построек. Для каждого типа кровли и формы крыши, односкатной, двухскатной или иной используется определенный промежуток между стропилами.
Профнастил
Профнастил современный долговечный материал, изготовленный из оцинкованного листа, сформированного в определенный профиль. Материал легкий, прочный. При его использовании расчет расстояния между рядом стоящими стропилами составляет 60-90 сантиметров. Большее расстояние возможно, только если есть скрепляющая стропила доска большого сечения. Обрешетка для профнастила делается из доски тридцатки, монтируется через 50 см друг от друга, если угол крыши 15°, профлист укладывают на обрешетку, устланную без промежутков.
Шаг стропил под профнастил не зависит от его марки. Так, С44 самый тяжелый материал крепят на обрешетку с пролетом 30 см, но шаг стропил при этом не меняется.
Керамочерепица
Расчет шага стропильных балок под керамочерепицу, материала большого веса, дорогостоящего, несколько отличается от прочих. Для материала вес, которого велик, используют только просушенные прочные балки сечением 50х150, 60х180 см. Оптимальные, принятые за стандарты расстояния между стропилами составляют от 80 до 120 см. Выбор интервала зависит от уклона и типа крыши. Расчет необходимо производить с учетом длины стропильной балки. Для самого длинного стропила требуется минимальный шаг и наоборот малая длина стропила позволяет использовать шаг максимальной ширины.
Металлочерепица
Металлочерепицу можно смело назвать лидером среди всех кровельных материалов. Ее используют для сложных, вальмовых, щипцовых, шатровых, односкатных крыш. Монтаж ее намного проще керамической черепицы. Металочерепицу можно положить на старую крышу, заменить керамочерепицу, шифер, используя при этом старый шаг. Металлочерепица вести меньше в 10 раз, поэтому используют балки меньшего сечения 50х150, шаг между стропилами составляет от 60-90 см, стандартные величины. Особенно удобно утеплять такую крышу, включив в расчет ширину рулонного или листового утеплителя.
Ондулин
Этот вид мягкой кровли становится все более популярным, легкий, удобный в монтаже, прочный и долговечный. Листы ондулина крепятся в нахлесток на обрешетку 40х50 из досок хвойных пород деревьев (шаг 60 см).
Шаг стропильных ног при этом от 60 до 90 см. Балки нужны сечением 50х150 или 50х200.
Шифер
Шифер широко используется для покрытия хозяйственных построек, бань, домов, гаражей. Поэтому, какое должно быть расстояние между стропилами при использовании этого кровельного материала знают многие. Использование именно этого материала создало систему шага стропил 60-80, обрешетки 50х50. Обрешетку делают из брусков 50х50 или тридцатой доски в зависимости от ската. Для пологой односкатной крыши используется шаг обрешетки 45 см, для двускатной – 65 см.
Как различаются шаги стропил двускатной и односкатной крыш
Каждый тип крыши имеет свою прочность. От того какой запас прочности следует закладывать при монтаже того или иного типа крыши зависит шаг стропильных балок.
Односкатные конструкции крыш, которые характерны для простых построек хозяйственного назначения, делают из брусьев, укрепленных на стены. Расстояние между стропилами крыши напрямую зависит от их длины. Важно также учитывать сечение используемого бруса исходя из того, что чем длиннее промежуток, тем больше нагрузка.
Двускатная система, к которой относятся щипцовая, шатровая, вальмовая и прочие конструкции всегда монтируют с теплоизоляцией. Стандартный шаг для подобных крыш равен 1- 1,2 метра. В каждом конкретном случае расчет выполняется с учетом, как уже говорилось веса кровельного материала и прочего, за основу берется СНиП 2.01.85, в котором рассматриваются все виды нагрузок и воздействий. Шаг вычисляется по обычной схеме, приведенной выше. Обязательно учитывается угол наклона. Угол в 45° позволяет использование всех видов кровли. При одинаковых скосах крыши вычисляют шаг одной стороны.
Придерживайтесь следующих советов:
- Если принято решение о самостоятельном обустройстве кровли проверьте правильность своих расчетов у специалистов или на худой конец воспользуйтесь услугами онлайн калькуляторов строительных компаний.
- Определяя шаг стропил, помните о теплоизоляции, любой рулонный или листовой утеплитель со временем сжимается. Помните о вентиляционных отверстиях, гидроизоляции.
- Если наклон крыши 45° и более, вес человека из суммы максимальной нагрузки вычитается, что позволяет использовать меньше стропил (на 20%).
- Определитесь, какой тип: наслонные или потребуются для выбранной геометрии крыши.
- Не торопитесь с выбором бруса, он должен быть сухим (остаточная влажность не более 20%), изготовленным из хвойных пород дерева.
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.
Кндр отмечает день образования республики День образования кндр
Водолей-женщина – свободолюбивая особа, не боящаяся экспериментов в личной жизни
Спаси овечек: Крошечные миры
Как конструируется сослагательное наклонение в английском языке: примеры
Всеволод богданов: возрождение традиций российской журналистики начнется с региональных сми от всего сердца поздравляют Вас с юбилеем