Крыши современных частных домов могут иметь разную конфигурацию. Наиболее популярной разновидностью кровель является двускатная. Безусловными преимуществами такой крыши владельцы загородных участков считают надежность, довольно-таки привлекательный внешний вид и экономичность. Конструкция у кровли этого типа предельно проста, а поэтому возвести ее не составит труда в том числе и своими руками.

Легкие и прочные листовые материалы — это то, чем чаще всего обшивается двускатная крыша. Профнастил, к примеру, для такой конструкции подходит просто идеально. Кровля этой разновидности хорошо защищает внутреннее пространство дома, служит долго и обходится недорого. Конечно же, процедура возведения стропильной системы под профнастил, как и под любой другой материал, имеет некоторые свои особенности.

С чего начать

Как же собирается двускатная крыша? под профнастил получится надежной, а сама кровля аккуратной только в том случае, если предварительно будет составлен подробный проект конструкции. При разработке последнего нужно:

определиться с углом наклона скатов;

определиться с видом необходимых для строительства материалов;

сделать подробные чертежи каркаса с указанием способа соединения всех узлов.

Если все эти операции буду выполнены без ошибок — в конечном итоге получится прочная двускатная крыша. Стропильная система под профнастил, чертеж которой можно сделать с использованием, к примеру, специального ПО на компьютере, прослужит максимально долго.

Расчет нагрузки

Этот шаг при составлении проекта крыши пропускать нельзя ни в коем случае. Правильно выполненные расчеты — залог того, что в конечном итоге получится долговечная двускатная крыша. Стропильная система под профнастил (фото сборки такого каркаса можно видеть ниже) монтируется с учетом следующих параметров:

веса всех, используемых для материалов;

Значения последних двух показателей можно узнать по специальным таблицам, разработанным специально для каждого конкретного региона.

Все полученные в результате вычислений цифры необходимо сложить и умножить на коэффициент надежности в 1.1. Выполнив расчет стропильной системы двускатной крыши таким образом, можно будет определиться прежде всего с видом необходимых для сборки материалов. Также с учетом окончательного показателя нагрузки выбирают оптимальный угол расположения опор каркаса кровли.

Угол наклона ската

Помимо нагрузки, при выборе этого показателя должны учитываться также и особенности самого кровельного материала. Угол наклона скатов может быть любым, но не менее 12 градусов. Если сделать крышу более пологой, в последующем она будет протекать. При этом сами листы начнут прогибаться под тяжестью снега зимой. То есть крышу придется постоянно ремонтировать. А это, конечно же, дополнительные затраты.

В Средней полосе России с учетом ветровой и снеговой нагрузки практически повсеместно допускается возводить кровли с углом наклона скатов в 30-45 градусов. Именно этот вариант идеально подходит и для профнастила. В южных районах угол наклона скатов кровель домов может быть меньшим, а в северных, наоборот, — большим.

Помимо всего прочего, при выборе способа установки стропил стоит учесть и то, каким именно образом в последующем будет использоваться чердак. Если его предполагается утеплить и обустроить под жилое помещение, скаты лучше сделать покруче. Но разумеется, в этом случае возведение крыши обойдется немного дороже, так как придется использовать большее количество материалов.

Из чего строить

Из каких же конкретно материалов может быть возведена такая двускатная крыша? своими руками которой — в любом случае дело ответственное, должна быть, конечно же, максимально надежной. Но одним из преимуществ профнастила является то, что он имеет небольшой вес. Поэтому каких-либо особых, очень уж прочных, материалов для сборки каркаса под него использовать необязательно. Для стропил такое крыши вполне подойдет стандартный брус 150х100 мм. Пиломатериал большего сечения целесообразно применять только в том случае, если чердак предполагается использовать в качестве жилого помещения. Стропила для такой крыши обычно делают из бруса 200х100 мм.

Обрешетку можно собрать из обрезной доски 30х100-150 мм. Слишком широкий пиломатериал в данном случае использовать нельзя. Такие доски через некоторое время просто-напросто рассохнутся и сильно покоробятся, что крайне негативно скажется на надежности кровли. Под мауэрлат лучше взять брус потолще — 200х150 мм.

Шаг между элементами конструкции

Слишком часто опоры каркаса под легкие металлические листы устанавливать также необязательно. Оптимальное расстояние между стропилами двускатной крыши под профнастил — 60-80 см. Что касается обрешетки, то шаг между ее элементами выбирается с учетом разновидности используемых листов. Так, для толстого материала 0.6-0.7 мм с высотой профиля в 3.5 см доски могут набиваться на расстоянии до 1.5 м друг от друга.

Для стандартного профнастила марки Н шаг обрешетки обычно составляет 60-70 см. Такое же расстояние подойдет и для материала СН. Тонкий лист С монтируют на обрешетку, набитую с шагом в 10 см либо на сбитую сплошняком из фанеры 12 мм или листов ОСБ.

Как собирается двускатная крыша. Стропильная система под профнастил

Монтируется каркас кровли дома в несколько шагов:

устанавливается мауэрлат;

монтируются стропила;

при необходимости устанавливается утеплитель;

стропила обтягиваются гидроизолятором;

набивается обрешетка.

Монтаж мауэрлата

Начинают сборку такой конструкции, как двускатная крыша из профнастила, своими руками с установки именно этого элемента. Монтируется мауэрлат поверх коробки здания. Как основа под стропильную систему этот элемент используется только на кирпичных, монолитных или блочных стенах. У брусчатых и рубленых его роль выполняет верхний венец. Крепить брус к стенам следует с использованием анкерных болтов. Можно также применять стальные нагели, оцинкованную проволоку толщиной от 5 мм или скобы.



Способы крепления стропил

Сами опорные могут крепиться к мауэрлату двумя способами. Для кирпичных, блочных и монолитных домов используется технология жесткой фиксации. В этом случае крепятся к мауэрлату посредством оцинкованных стальных уголков и саморезов либо «узлом» из трех гвоздей (один в верхнюю плоскость, два — по бокам).

На рубленых и брусчатых стенах стропила крепят скользящим методом. Дело в том, что такие дома в первое время после возведения дают сильную усадку. Поэтому жестко закрепленный каркас крыши в последующем может просто-напросто повести. При скользящем способе установки стропил используются специальные фиксирующие элементы, «салазки», обеспечивающие подвижность опор в небольшом диапазоне.

Как устанавливать

Монтировать опорные элементы каркаса нужно правильно. В этом случае получится аккуратная симметричная двускатная крыша. Стропильная система под профнастил, как и под любой другой материал, должна собираться с использованием шаблона. В этом случае все ноги будут иметь одинаковую длину. Для двускатных кровель из профнастила могут использовать как простые прямые стропила (со срезанным под необходимым углом краем), так и вариант с посадочными гнездами под мауэрлат. Между собой вверху опоры каркаса крепят обычно посредством специальных толстых стальных пластин.

Первыми всегда устанавливаются крайние фермы. Далее между их самыми высокими точками натягивается шнур. Затем, ориентируясь на него, устанавливают промежуточные фермы. На больших кровлях между крайними парными стропилами предварительно монтируется коньковый прогон на опорах. Последние надежно закрепляются на балках перекрытия.

Монтаж утеплителя и гидроизолятора

Если чердак предполагается сделать жилым, при возведении кровли его, конечно же, придется утеплить. На крышах из профнастила для этой цели чаще всего используется минеральная вата. В качестве опоры под нее со стороны чердака на стропила натягивается проволока. Сами маты устанавливаются враспор.

Гидроизолятор на стропила нашивают с небольшим провисом (в 2 см). Натягивать пленку сильно нельзя. Иначе при подвижках каркаса она может просто-напросто порваться. Производят монтаж полос гидроизолятора горизонтально снизу вверх с нахлестом не менее 10-15 см.



Монтаж обрешетки

Опорные доски под листы профнастила к стропилам крепят посредством гвоздей диаметром порядка 3-3.5 мм. Длина крепежей при этом должна превышать толщину самих фиксируемых элементов в два раза. Сборку начинают от карниза. Крепить доски следует к каждому стропилу на два гвоздя. Два последних ряда у конька набиваются без зазора.

После того как обрешетка будет собрана, можно приступать к обшивке каркаса собственно самим профнастилом. На заключительном этапе обиваются доской фронтоны крыши.

О чем нужно знать

Дерево — материал очень легкий в обработке и при этом достаточно прочный. Именно поэтому стропильная система двускатной крыши своими руками собирается чаще всего из бруса и доски. Однако слишком уж долгим сроком службы пиломатериалы похвастаться, к сожалению, не могут. Рано или поздно какркас кровли здания начинает рассыхаться или подгнивать. Поэтому перед его сборкой брус и доски обязательно следует обработать специальными составами, повышающими их влагостойкость.

Еще одним недостатком древесины является горючесть. Чтобы свести риск возникновения пожара к минимуму, используемые для возведения каркаса здания пиломатериалы следует, помимо всего прочего, тщательно обработать средством, повышающим их огнестойкость.



Вот таким вот образом и собирается двускатная крыша. Стропильная система под профнастил, как видите, монтируется элементарно. Тем не менее установка каркаса кровли — дело очень ответственное. При нарушении каких-либо технологий у хозяев дома в последующем обязательно возникнут проблемы с протечками, необходимостью замены отдельных элементов и т. д. Поэтому подойти к сборке стропильной системы кровли стоит с максимальной ответственностью.

Сооружение стропильной системы крыши и последующий настил кровли – важнейшие этапы при любом строительстве. Дело это – весьма сложное, сопряженное со всесторонней подготовкой, которая включает в себя расчёт основных элементов системы и приобретением материалов нужного сечения. Далеко не каждый начинающий строитель будет способен спроектировать и санировать сложную конструкцию.

Однако часто при строительстве придомовых построек, сооружений хозяйственного или подсобного назначения, гаражей, навесов, беседок и других объектов особая сложность крыши вовсе и не требуется - на первое место выходят простота конструкции, минимальное количество затрат на материалы и скорость проведения проведение работ, которые вполне посильны для самостоятельного исполнения. Именно в таких ситуациях своеобразной «палочной-выручалочкой» становится стропильная система

В данной публикации основной акцент сделан на расчетах односкатной конструкции крыши. Кроме того, будут рассмотрены наиболее типичные случаи ее сооружения.

Основные достоинства односкатных крыш

Несмотря на то что не всем нравится эстетика здания, над которым смонтирована односкатная кровля (хотя сам по себе вопрос – неоднозначный), многие хозяева загородных участков при возведении построек, а иногда даже - и жилого дома, выбирают именно такой вариант, руководствуясь целым рядом достоинств подобной конструкции.

• Материалов для односкатной стропильной системы, тем более, если она возводится над небольшой хозяйственной пристройкой, потребуется совсем немного.
• Самой «жесткой» плоской фигурой является треугольник. Именно он лежит в основе практически любой стропильной системы. В односкатной системе этот треугольник – прямоугольный, что существенно упрощает проведение расчетов, так как все геометрические соотношения известны каждому, кто заканчивал среднюю школу. Но эта простота никак не сказывается на прочности и надежности всей конструкции.
• Даже если ведущий самостоятельное строительство владелец участка ни разу ранее не сталкивался с возведением крыши, монтаж односкатной стропильной системы не должен вызвать у него чрезмерных трудностей – он достаточно понятен, не столь сложен. Нередко, при перекрытии небольших хозпостроек или иных придомовых сооружений вполне возможно обойтись не то что без вызова бригады специалистов, но даже и без приглашения помощников.
• При возведении конструкции крыши всегда важна скорость проведения работ, естественно, без потери качества – хочется как можно быстрей обезопасить строение от капризов погоды. По этому параметру односкатная крыша однозначно является «лидером» - в ее конструкции практически нет сложных соединительных узлов, забирающих массу времени и требующих высокоточной подгонки.

Насколько существенны недостатки односкатной стропильной системы? Увы, они есть, и с ними тоже приходится считаться:

• Чердака при односкатной кровле или не предполагается вовсе, или он получается настолько маленьким, что о его широкой функциональности приходится забыть.

• Исходя из первого пункта – есть определенные сложности в обеспечении достаточной термоизоляции расположенных под односкатной крышей помещений. Хотя, конечно, это можно исправить – ничто не мешает утеплить сам скат кровли или же расположить под стропильной системой утепленное чердачное перекрытие.
• Односкатные крыши, как правило, делаются с небольшим уклоном, до 25÷30 градусов. Это влечет за собой два последствия. Во-первых, не все виды кровельных покрытий подойдут для таких условий. Во-вторых, резко возрастает значимость потенциальной снеговой нагрузки, что следует обязательно учесть при проведен расчетов системы. Но зато при таких уклонах значительно снижается влияние ветрового давления на кровлю, особенно если правильно расположить скат – в наветренную сторону, в соответствии с преобладающими ветрами на данном участке местности.

• Еще один недостаток, пожалуй, можно отнести к очень условным и субъективным – это внешний вид односкатной крыши. Он может не прийтись по душе любителям архитектурных изысков, дескать, очень упрощает облик постройки. На это тоже можно возразить. Первое – простота системы и экономичность возведения часто играют все же решающую роль при строительстве подсобных сооружений. А втрое – если посмотреть обзор проектов жилых домов, то можно встретить очень интересные дизайнерские варианты, в которых упор сделан именно на односкатной крыше. Так что, как говорится, о вкусах не спорят.

Как рассчитывается односкатная стропильная система?

Общие принципы расчета системы

В любом раскладе односкатная система крыши представляет собой конструкцию из установленных параллельно друг другу наслонных стропильных ног. Само по себе название –«наслонные» говорит о том, что стропила опираются (наслоняются) на две жёстких точки опоры. Для удобства восприятия обратимся к несложной схеме. (Кстати, к этой же схеме будем возвращаться еще не раз – при проведении расчетом линейных и угловых параметров системы).

Итак, две точки опоры стропильной ноги. Одна из точек (В) расположена выше другой (А) на определенное значение превышения (h) . За счет этого создается уклон ската, который выражается углом α.

Таким образом, как уже отмечалось, в основе построения системы лежит прямоугольный треугольник АВС , в котором основанием является расстояние по горизонтали между точками опоры (d ) – чаще всего это длина или ширина возводимой постройки. Второй катет – превышение h. Ну а гипотенузой становится длина стропильной ноги между точками опоры – L. Угол при основании (α) определяет крутизну ската кровли.

Теперь рассмотрим основные аспекты выбора конструкции и проведения расчетов несколько подробнее.

Каким образом будет создаваться необходимый уклон ската?

Принцип расположения стропил – параллельно друг другу с определенным шагом, с необходимым углом уклона ската – общий, но достигаться это может различными способами.

• Первый заключается в том, что еще на этапе разработки проекта здания высота одной стены (показано розовым) сразу закладывается с превышением h относительно противоположной (желтый цвет). Двум оставшимся стенам, идущим параллельно скату кровли, придается трапециевидная конфигурация. Способ- достаточно распространенный, и хотя несколько усложняет процесс возведения стен, зато предельно упрощает создание уже самой стропильной системы крыши - практически все для этого уже готово.
• Второй способ можно, в принципе считать разновидностью первого. В этом случае речь идет о каркасном строительстве. Еще на стадии разработки проекта в него закладывается то, то вертикальные стойки каркаса с одной стороны выше на ту же величину h по сравнению с противоположной.

На представленных выше иллюстрациях и на тех, что будут размещены ниже, схемы выполнены с упрощением – не показан мауэрлат, проходящий по верхнему торцу стены, или обвязочный брус – на каркасной конструкции. Это ничего не меняет принципиально, но на практике без этого элемента, являющегося основой для монтажа стропильной системы, не обойтись.

Что такое мауэрлат и как он крепится на стены?

Основная задача этого элемента – равномерное распределение нагрузки со стропильных ног на стены здания. Правила подбора материала и на стены дома – читайте в специальной публикации нашего портала.

• Следующий подход практикуется в том случае, когда стены имеют равную высоту. Превышение одной стороны стропильных ног над другой может быть обеспечено установкой вертикальных стоек необходимой высоты h .

Решение несложное, но конструкция получается, на первый взгляд, несколько нестабильной – у каждого из «стропильных треугольников» есть определенная степень свободы влево - вправо. Это достаточно просто устраняется креплением поперечных брусьев (досок) обрешетки и зашивкой прямоугольной фронтонной части крыши с фасадной стороны. Оставшиеся по бокам фронтонные треугольники также зашиваются деревом или другим удобным для владельца материалом.

крепление для стропил

• Еще одно решение проблемы – это монтаж кровли с применением односкатных ферм. Такой способ хорош тем, что есть возможность после проведения расчетов идеально собрать и подогнать одну ферму, а затем, взяв ее в качестве шаблона, изготовить на земле необходимое количество точно таких же конструкций.

Подобную технологию удобно применять в том случае, когда , в силу своей большой длины, требуют определенного усиления (об этом речь пойдет чуть ниже).

Жесткость всей стропильной системы заложена уже в конструкции фермы - достаточно установить эти сборки на мауэрлат с определенным шагом, закрепиться на нем, и соединить затем фермы обвязкой или поперечными брусьями обрешетки.

Еще одно достоинство такого подхода –ферма выполняет и роль стропильной ноги, и балки перекрытия. Таким образом, существенно упрощается проблема термоизоляции перекрытия и подшивки потока – все для этого уже сразу будет готово.

• Наконец, еще один случай – он подойдет для той ситуации, когда односкатная кровля планируется над возводимой около дома пристройки.

С одной стороны стропильные ноги опираются на стойки каркаса или же стенку возводимой пристройки. С противоположной стороны находится капитальная стена основного здания, и стропила могут опираться на зафиксированный на ней горизонтальный прогон, либо на индивидуальные крепления (кронштейны, закладные бруски и т.п.), но также выровненные по горизонтали. Линия крепления этой стороны стропильных ног также делается с превышением h.

Обратите внимание, что несмотря на различия в подходах к монтажу односкатной системы, во всех вариантах присутствует тот же «стропильный треугольник» - это будет важно для проведения расчетов параметров будущей крыши.

В какую сторону предусмотреть скат кровли?

Казалось бы – праздный вопрос, однако, с ним необходимо определиться заранее.

В некоторых случаях, например, если , вариантов особых и нет – скат должен располагаться только в направлении от здания, чтобы обеспечивался свободный сток ливневой воды и талого снега.

На отдельно стоящем строении уже есть определенные возможности выбора. Конечно, мало когда рассматривается вариант, при котором стропильную систему располагают таким образом, чтобы направление ската приходилось на фасадную часть (хотя не исключено и такое решение). Чаще всего уклон организовывают назад или в одну из сторон.

Вот здесь уже можно взять за критерии выбора внешнее дизайнерское оформление возводимого здания, особенности территории участка, удобство прокладки коммуникаций системы сбора ливневых вод и т.п. Но все равно следует иметь в виду определённые нюансы.

• Оптимальное расположение односкатной кровли – в наветренную сторону. Это позволяет минимизировать ветровое воздействие, которое может работать с подъемным приложением вектора силы, когда скат превращается в своеобразное крыло – ветер пытается сорвать кровлю вверх. Именно для односкатных крыш это имеет важнейшее значение. При ветре же в кровлю, особенно при небольших углах крутизны скатов, значение ветрового воздействия будет минимальным.
• Второй аспект выбора – это длина ската: его при прямоугольной постройке можно расположить вдоль нее или поперек. Здесь важно учесть то, что длина стропил без усиления не может быть беспредельной. Кроме того, чем длиннее пролет стропила межу точками опоры, тем толще должен быть в сечении пиломатериал, идущий на изготовление этих деталей. Эта зависимость будет пояснена чуть позднее, уже при проведении расчетов системы.

Тем не менее, практикуют правило, что свободная длина стропильной ноги обычно не должна превышать 4,5 метров. При возрастании этого параметра обязательно предусматриваются дополнительные элементы усиления конструкции. Примеры показаны на иллюстрации ниже:

Так, при расстоянии между противоположными стенами от 4.5 до 6 метров уже потребуется установка подстропильной ноги (подкоса), расположенной под углом в 45°, и упирающейся снизу на жестко закрепленный опорный брус (лежень). При расстояниях до 12 метров придется устанавливать по центру вертикальную стойку, которая должна опираться или на надежное перекрытие, или же даже на капитальную перегородку внутри здания. Стойка также упирается в лежень, а кроме того, в каждую из сторон устанавливается еще и подкос. Это тем более актуально в связи с тем, что стандартная длина пиломатериалов обычно не превышает 6 метров, и стропильную ногу придется делать составной. Так что без дополнительной опоры обойтись в любом случае не получится.

Дальнейшее увеличение длины ската приводит к еще большему усложнению системы – появляется необходимость установки нескольких вертикальных стоек, с шагом не более 6 метров, с опорой на капительные стенки, и со связыванием этих стоек схватками, с установкой тех же подкосов и на каждой стойке, и на обеих внешних стенах.

Таким образом, следует хорошо подумать, куда будет выгоднее сориентировать направление ската кровли еще и из соображений упрощения конструкции стропильной системы.

саморезы по дереву

Какой угол крутизны ската будет оптимальным?

В подавляющем большинстве случаев когда речь идет об односкатной кровле выбирается угол до 30 градусов. Это объясняется рядом причин, и самая главная из них уже упоминалась – сильная уязвимость именно односкатной конструкции к ветровой нагрузке с фасадной стороны. Понятно, что, следуя рекомендациям, направление ската ориентируют в наветренную сторону, но это вовсе не говорит о том, что ветер с другой стороны полностью исключается. Чем круче угол уклона – тем значительнее становится создающаяся подъемная сила, и тем большую нагрузку на срыв будет испытывать кровельная конструкция.

Кроме того, односкатные кровли с большим углом наклона смотрятся несколько несуразно. Конечно, это иногда используется в смелых архитектурно-дизайнерских проектах, но мы-то говорим о более «приземленных» случаях…

Слишком пологий скат, с углом уклона до 10 градусов, тоже не слишком желателен, по той причине, что резко возрастают нагрузки на стропильную систему от снежных наносов. Кроме того, с началом таяния снегов весьма вероятно появление наледи по нижнему краю ската, затрудняющей свободный сход талой воды.

Важным критерием выбора угла крутизны ската является и задуманное . Не секрет, что для различных кровельных материалов имеются определенные «рамки», то есть минимально допустимый угол уклона крыши.

Сам угол уклона ската может выражаться не только в градусах. Многим мастерам удобнее оперировать другими параметрами – пропорциями или процентами (даже в некоторых технических источниках можно встретить подобную систему измерений).

Пропорциональное исчисление – это отношение длины пролета (d ) к высоте подъема ската (h ). Может выражаться, например, соотношением 1:3, 1:6 и так далее.

То же соотношение, но уже в абсолютной величине и приведенное к процентам, дает несколько иное выражение. Например, 1:5 – это будет крутизна ската в 20%, 1:3 – 33,3 % и т.п.

Чтобы упростить восприятие этих нюансов, ниже размещена таблица с графиком-диаграммой, показывающей соотношение градусов и процентов. Схема полностью масштабирована, то есть по ней можно легко перевести одни величины в другие.

Красными линиями показано условное разделение кровель: до 3° – плоские, от 3 до 30° – крыши с малым уклоном, от 30 до 45° – средняя крутизна, и выше 45 – круто уклонённые скаты.

Синими стрелками и соответствующими им числовыми обозначениями (в кружках) показаны установленные нижние границы применения того или иного кровельного материала.

№	Величина уклона	Тип допустимого кровельного покрытия (минимальный уровень уклона)	Иллюстрация
1	от 0 до 2°	Совершенно плоская крыша или с углом наклона до 2°. Не менее 4 слоев рулонного битумного покрытия, нанесенного по «горячей» технологии, с обязательной верхней посыпкой из мелкофракционного гравия, утопленного в расплавленную мастику.
2	≈ 2° 1:40 или 2,5 %	То же, что и в пункте 1, но будет достаточно 3 слоев битумного материала, с обязательной посыпкой
3	≈ 3° 1:20 или 5 %	Не менее трех слоев битумного рулонного материала, но без гравийной засыпки
4	≈ 9° 1:6,6 или 15 %	При использовании рулонных битумных материалов – не менее двух слоев, наклеенных на мастику горячим способом. Допускается использование некоторых типов профнастила и металлочерепицы (по рекомендациям производителя).
5	≈ 10° 1:6 или 17%	Асбестоцементные шиферные волнистые листы усиленного профиля. Еврошифер (однулин).
6	≈ 11÷12° 1:5 или 20 %	Мягкая битумная черепица
7	≈ 14° 1:4 или 25 %	Плоский асбестоцементный шифер усиленного профиля. Профнастил и металлочерепица – практически без ограничений.
8	≈ 16° 1:3,5 или 29 %	Листовая сталь кровельная с фальцевым соединением соседних листов
9	≈ 18÷19° 1:3 или 33 %	Шифер асбестоцементный волнистый обычного профиля
10	≈ 26÷27° 1:2 или 50 %	Натуральная керамическая или цементная штучная черепица, сланцевые или композитные полимерные плитки
11	≈ 39° 1:1,25 или 80 %	Кровельное покрытие из щепы, дранки, натурального гонта. Для любителей особой экзотики –камышовая кровля

Владея подобной информацией и имея намётки на будущее кровельное покрытие, будет проще определиться с углом крутизны ската.

металлочерепица

Как задать необходимый угол ската?

Обратимся вновь к нашей базовой схеме «стропильного треугольника», размещенной выше.

Итак, чтобы задать необходимый угол уклона ската α , необходимо обеспечить возвышение одно стороны стропильной ноги на величину h . Соотношения параметров прямоугольного треугольника известны, то есть определить эту высоту – сложности не представит:

h = d × tg α

Значение тангенса – это табличная величина, которую несложно отыскать в справочной литературе или в таблицах, опубликованных в интернете. Но чтобы максимально упростить нашему читателю задачу, ниже размещен специальный калькулятор, который позволит выполнить расчеты буквально за несколько секунд.

Кроме того, калькулятор поможет решить, при необходимости, и обратную задачу – изменяя угол уклона в определенном диапазоне подобрать оптимальное значение превышения, когда именно этот критерий становится определяющим.

Калькулятор расчета превышения верхней точки установки стропильной ноги

Укажите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать величину превышения h"

Базовое расстояние между точками опоры стропила d (метров)

Планируемый угол уклона кровли α (градусов)

Как определиться с длиной стропильной ноги?

В этом вопросе также трудностей быть не должно – по двум известным сторонам прямоугольного треугольника не составит сложности рассчитать третью, используя всем известную теорему Пифагора. В нашем случае, в приложении к базовой схеме, это соотношение будет следующим:

L² = d² + h²

L = √ (d² + h²)

При расчете длины стропильных ног следует учитывать один нюанс.

При небольших длинах ската часто длину стропил увеличивают на ширину карнизного свеса – так проще будет монтировать весь этот узел впоследствии. Однако, при больших динах стропильных ног, или же в том случае, когда в силу обстоятельств приходится применять материал очень большого сечения, такой подход выглядит не всегда разумным. В такой ситуации применяют удлинение стропил с помощью специальных элементов системы – кобылок.

Понятно, что в случае с односкатной кровлей карнизных свесов может быть два, то есть с обеих сторон постройки, либо один – когда крыша пристраивается к стене здания.

Ниже размещен калькулятор, который помоет быстро и точно рассчитать необходимую длину стропильной ноги для односкатной крыши. По желанию можно проводить вычисления с учетом карнизного свеса, либо без него.

Калькулятор расчета длины стропильной ноги односкатной крыши

Введите запрашиваемые значения и нажмите кнопку "Рассчитать длину стропильной ноги L"

Высота превышения h (метров)

Базовая длина d (метров)

Условия расчета:

Требуемая ширина карнизного свеса ΔL (метров)

Количество свесов:

Понятно, что если длина стропильной ноги превышает стандартные размеры имеющегося в продаже пиломатериала (обычно это 6 метров), то либо придется отказываться от формирования с помощью стропил в пользу кобылок, либо прибегать к сращиванию бруса. Можно сразу оценить, в какие последствия это «выливается», чтобы принять оптимальное решение.

Как определить необходимое сечение стропил?

Дина стропильных ног (или расстояние между точками их крепления к мауэрлату) теперь известна. Найден параметр высоты поднятия одного края стропила, то есть имеется и значение угла ската будущей кровли. Теперь необходимо определиться с сечением доски или бруса, который пойдет на изготовление стропильных ног и, в связке с этим – шаги их установки.

Все перечисленные параметры тесно взаимосвязаны между собой и должны в конечном счёте соответствовать возможной нагрузке на стропильную систему, чтобы обеспечивалась прочность и стабильность всей конструкции крыши, без ее перекосов, деформации или даже обрушения.

Принципы расчета распределенной нагрузки на стропила

Все выпадающие на крышу нагрузки можно разделить на несколько категорий:

• Постоянная статическая нагрузка, которая определяется массой самой стропильной системы, кровельного материала, обрешетки к нему, а при утепленных скатах – весом термоизоляции, внутренней обшивки потолка чердачного помещения и т.п. Этот суммарный показатель во многом зависит от типа используемого кровельного материала – понятно, что массивность профнастила, к примеру, не идёт ни в какое сравнение с натуральной черепицей или асбестоцементным шифером. И все же при проведении проектирования системы кровельного покрытия всегда стремятся удержать это показатель в рамках 50÷60 кг/м².
• Временные нагрузки на кровлю, обусловленные влиянием внешних причин. Это безусловно, снеговая нагрузка на кровлю, особенно характерная именно для крыш с небольшой крутизной скатов. Играет свою роль ветровая нагрузка, и, хотя на малых углах уклона она не столь велика, полностью сбрасывать ее со счетов не следует. Наконец, крыша должна выдержать и вес человека, например, при проведении каких-либо ремонтных работ или при очистке кровли от снежных сугробов.
• Отдельной группой стоят экстремальные нагрузки стихийного характера, вызванные, к примеру, ураганными ветрами, аномальными для данной местности снегопадами или дождями, тектоническими толчками земли и т.п. Предвидеть их – практически невозможно, но при расчетах на этот случай закладывается определенный резерв прочности элементов конструкции.

Суммарные нагрузки выражаются в килограммах на квадратный метр площади крыши. (В технической литературе часто оперируют другими величинами – килопаскалями. Перевести несложно – 1 килопаскаль приблизительно равен 100 кг/м²).

Выпадающая на крышу нагрузка распределяется по стропильным ногам. Очевидно, что чем чаще они установлены, тем меньшее давление будет приходиться на каждый погонный метр стропильной ноги. Это можно выразить следующим соотношением:

Qр = Qс × S

Qр — распределенная нагрузка на погонный метр стропила, кг/м;

Qс — суммарная нагрузка на единицу площади крыши, кг/м²;

S — шаг установки стропильных ног, м.

Например, расчеты показывают, что на крышу вероятно внешне воздействие в 140 кг. при шаге установке в 1.2 м на каждый погонный метр стропильной ноги придется уже 196 кг. Но зато если установить стропила чаще, с шагом, допустим, 600 мм, то степень воздействия на эти детали конструкции резко снижается – всего 84 кг/м.

Ну а по полученному значению распределенной нагрузки уже несложно определить требуемое сечение пиломатериала, способного противостоять такому воздействию, без прогибов, кручения, переломов и т.п. Существуют специальные таблицы, одна из которых приведена ниже:

Расчетная величина удельной нагрузки на 1 погонный метр стропильной ноги, кг/м					Сечение пиломатериала для изготовления стропильных ног
75	100	125	150	175	из кругляка	из доски (бруса)
					диаметр, мм	толщина доски (бруса), мм
						40	50	60	70	80	90	100
Планируемая длина стропил между точками опоры, м						высота доски (бруса), мм
4.5	4	3.5	3	2.5	120	180	170	160	150	140	130	120
5	4.5	4	3.5	3	140	200	190	180	170	160	150	140
5.5	5	4.5	4	3.5	160	-	210	200	190	180	170	160
6	5.5	5	4.5	4	180	-	-	220	210	200	190	180
6.5	6	5.5	5	4.5	200	-	-	-	230	220	210	200
-	6.5	6	5.5	5	220	-	-	-	-	240	230	220

Пользоваться этой таблицей – совсем несложно.

• В левой ее части находят рассчитанную удельную нагрузку на стропильную ногу (при промежуточном значении берется ближайшее в большую сторону).

По найденному столбцу опускаются вниз до величины требуемой длины стропильной ноги.

В этой строке в правой части таблицы приведены необходимые параметры пиломатериала – диаметр кругляка или ширина и высота бруса (доски). Здесь можно выбрать наиболее удобный для себя вариант.

Например, расчеты дали значение нагрузки – 90 кг/м. Длина стропильной ноги между точками опоры – 5 метров. Таблица показывает, что можно применять бревно диаметром 160 мм или доску (брус) следующих сечений: 50×210; 60×200; 70×190; 80×180; 80×180; 90×170; 100×160.

Дело «за малым» – определить суммарную и распределенную нагрузку.

Существует выработанный, достаточно сложный и громоздкий алгоритм расчета. Однако, не будем в данной публикации перегружать читателя массивом формул и коэффициентов, а предложим воспользоваться специально разработанным для этих целей калькулятором. Правда, для работы с ним необходимо сделать несколько пояснений.

Вся территория России разделена на несколько зон по вероятному уровню снеговой нагрузки. В калькуляторе потребуется внести номер зоны для региона, в котором проводится строительство. Найти свою зону можно на представленной ниже карте-схеме:

На уровень снеговой нагрузки влияет угол ската кровли – эта величина нам уже известна.

Изначально подход схож с тем, что и в предыдущем случае – требуется определить свою зону, но только уже по степени ветрового давления. Карта-схема размещена ниже:

Для ветровой нагрузки имеет значение высота возводимой кровли. Не путать с рассматриваемым ранее параметром превышения! В данном случае интересует именно высота от уровня земли до самой высокой точки кровли.

В калькуляторе будет предложено определить зону строительства и по степени открытости участка строительства. Критерии оценки уровня открытости в калькуляторе приведены. Однако, есть нюанс.

Говорить о наличии указанных естественных или искусственных преград для ветра можно лишь в том случае, если они расположены не далее, чем на расстоянии, не более чем 30×Н , где Н – это высота возводимого дома. Значит, для оценки степени открытости для здания высотой, к примеру, 6 метров, можно учитывать только те признаки, которые расположены не далее, чем в радиусе 180 метров.

В данном калькуляторе шаг установки стропил является переменной величиной. Такой подход удобен с тех позиций, что варьируя значение шага можно проследить, как изменяется распределённая нагрузка на стропила, а значит, выбрать наиболее приемлемый вариант с точки зрения подбора необходимого пиломатериала.

Кстати, если односкатная крыша планируется утепленной, то имеет смысл привести шаг установки стропил к размерам стандартных утеплительных плит. Например, если будут использоваться питы базальтовой ваты размером 600×1000 мм, то и шаг стропил лучше установить или 600, или 1000 мм. За счет толщины стропильных ног расстояние «в свету» между ними будет на 50÷70 мм меньше – а это практически идеальные условия для максимально плотного прилегания утеплительных блоков, без просветов.

Однако, вернемся к расчетам. Все остальные данные для калькулятора – известны, и можно проводить вычисления.

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.

1. 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.

2. 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.

   

3. 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.

1. 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.

   

2. 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

Расстояние между стропилами двускатной крыши является одним из наиболее важных параметров при ее строительстве. Именно это расстояние влияет на прочность каркаса и стропильной системы, соответственно, от него зависит и прочность всей крыши. Чтобы его правильно определить, необходимо произвести достаточно сложные расчеты. При этом настоятельно рекомендуется обратиться в архитектурное ателье для их проведения. Неправильные расчеты и, как следствие, неверно выбранное расстояние между скатами может привести к серьезным негативным последствиям, таким как деформация опор стропильной системы, деформация и нарушение целостности кровельного покрытия, обрушение кровли. Поэтому в процессе проектирования двухскатной кровли крайне важно пользоваться максимально точными исходными данными, справочные величины должны браться строго в соответствии с конкретными условиями строительства, а расчет должен быть произведен по методике, которая указана ниже.

Расстояние между стропилами двускатной крыши является одним из наиболее важных параметров при ее строительстве.

Примитивный способ расчета

Обычно строители называют интервал между стропилами их шагом. Почти всегда стропила разведены максимум на 1 м (у основания), при этом минимально допустимый интервал между ними обычно находится в пределах 0,5 м. Алгоритм вычисления необходимого количество опор для возведения прочной кровли следующий:

1. Сначала измеряется длина ската по карнизу кровли (фактически длина стены, параллельной скату + предполагаемые выступы).
2. Значение, которое получилось при измерении, делится на выбранный интервал между «ног» стропильной системы. Далее выбирают интервал, на который будут разведены «ноги». Например, 80 см. В этом случае знаменатель дроби будет равен 0,8.
3. Последний этап: к полученному частному прибавляется единица, если полученное число не целое, то его увеличивают до целого, всегда в сторону увеличения.

Столь простой расчет и позволит определить количество стропил, а также расстояния между опорами. Важно помнить, что полученные значения будут определять количество опор только одного из двух скатов. Когда подсчет закончен, то продольный размер ската делится на расчетное количество стропильных опор. Результатом этого и будет точное расстояние между опорами. Рассмотрим один пример: длина скатов двускатной крыши (не суммарная) равна 20 м. Изначально выбран шаг 0,75 м. Производим предварительный расчет: 20/0,75 = 26,7. К полученному значению прибавляем 1, получаем 27,7. Далее округляем к большему и в итоге имеем 28 шт. стропил. Именно столько «ног» будет у стропильной системы одного ската. Далее определяем точное расстояние между ними: 20/28= 0,72 м. По такой несложной методике можно определить минимальный интервал, на котором будут размещены стропила. Однако при этом важно учитывать и то, какой кровельный материал выбран.

Вернуться к оглавлению

Если выбран профнастил

Профнастил является хоть и нетяжелым, но при этом очень гибким материалом. Поэтому для него минимально допустимый шаг должен быть 0,5 м, а максимальный не должен превышать 0,9 м. При этом каркас стропильной системы должен выдерживать не только массу профлиста, но и обрешетки. Для профлиста обрешетку набивают из бруса или досок с минимальным размером 30х100, средний шаг монтажа обрешетки должен составлять 0,5 м (он зависит только от толщины листа). Доски обрешетки, которые выходят на карниз при набивке профнастила, должны быть толще основной обрешетки на 1,5-2 см. При этом важно не забыть про необходимость вентиляции конструкции.

Вернуться к оглавлению

Керамическая черепица

Главной особенностью этого материала является то, что керамическая черепица очень тяжелая. Это логично, ведь сырьем служит обычная глина, которая имеет большую удельную массу. Если сравнивать металлочерепицу и керамику, то по массе они различаются более чем в 12 раз. Средневзвешенный показатель давления такого покрытия составляет 45-70 кг на каждый квадратный метр обрешетки.

Керамическая черепица очень тяжелая, ведь сырьем служит обычная глина, которая имеет большую удельную массу.

Каркас с опорами для такого материала должен быть изготовлен из отлично высушенного бруса, с примерно 15% влажности. Для монтажа следует применять брусья примерно 50х150 мм (рекомендовано 60х180 мм). Шаг опор под керамическое покрытие будет находиться в пределах 0,8-1,25 м. Большое влияние на это значение оказывает угол наклона скатов.

Например, если угол в 15°, интервал берут минимальный — 0,8 м. При наклоне ската около 45° — все 1,25 м. Для этого типа кровельного материала специалистами рассчитывается и длина стропил (при расчете интервала между опорами).

Так, если длина максимальна для конкретной кровли, то значение шага должно быть минимальным. Короткие стропила требуют максимально большого интервала между ними. Передвигаться по крыше при этом можно, только если стропильный шаг не более 0,8-0,9 м при уклоне в 45°.Не следует также забывать и о необходимости вентиляции такой конструкции.

Для этого обычно предусматриваются отверстия в утеплителе, диаметр которых находится в пределах 9-12 мм. Процесс возведения стропильной системы под металлочерепицу аналогичен процессу строительства стропил под другие типы покрытия.

Важно помнить, что помимо тщательного подсчета необходимого количества стропил следует рассчитать и шаг для обрешетки.

Он различается в зависимости от вида керамической черепицы. Например, длина плитки керамической черепицы составляет 0,4 м, при этом стык идет внахлест 0,5-0,9 м. В данном случае шаг обрешетки будет составлять 0,31-0,35 м. Важно помнить, что для каждого ската необходимо производить отдельный расчет, поскольку нельзя построить стропильную конструкцию абсолютно одинаковую (даже если она по проекту такая): ошибки и неточности в сборке может дать погрешность в 0,2 м.

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:

1. Форма крыши (двускатная, односкатная или многоскатная).
2. Угол наклона крыши.
3. Параметры бруса, который используется для изготовления стропил (ширина, толщина).
4. Конструкция стропильной системы (наслонная, висячая или скользящая).
5. Совокупность всех нагрузок на крышу (вес покрытия, атмосферные явления и др.).
6. 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.

Онлайн-калькуляторы vs. блокнот и карандаш

Для правильного расчета сечения стропил и шага их установки сегодня существует много сложных формул. Но помните, что такие формулы были в свое время разработаны больше для того, чтобы была возможность не столько идеально рассчитать конструктивов крыши, сколько изучить работу таких элементов.

Например, сегодня пользуются популярностью несложные онлайн-программы, которые неплохо рассчитывают параметры стропил. Но идеально, если вы сможете самостоятельно поставить конкретные задачи и вычислить все, что вам нужно. Важно понять до мелочей, что именно происходит в стропильной системе во время эксплуатации, какие именно силы на нее воздействует и какие нагрузки. А компьютерная программа не всегда может учитывать все, то что замечает человеческий мозг. Поэтому мы советуем вам произвести все расчеты все-таки вручную.

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.

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:

1. Статические, куда входит вес самой стропильной системы, вес кровли, лежащего на крыше снега и доборных элементов.
2. 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!