Мансарда – это чердачное помещение, которое можно использовать в качестве жилого помещения. Мансардная крыша должна обеспечить нормальное функционирование такого помещения. При строительстве крыши обычно используется стропильная конструкция, причем шаг между стропилами мансардной крыши является важным показателем ее надежности.
Огромные нагрузки, вызванные весом кровли, ветром, климатическими факторами, воспринимаются системой стропил. Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. Только правильный выбор расстояния обеспечит устойчивость всей крыши.
Стропилами называются несущие балки, на которые крепятся защитные, дополнительные и наружные покрытия мансардной крыши.
Элементы обычно изготавливаются в виде прочного деревянного бруса или доски толщиной не менее 50 мм. Иногда может использоваться бревно. Для особо прочных строений применяются металлические и железобетонные балки.
Для крыши мансарды применяется один из двух вариантов стропильных систем (наслонный или висячий), а также сочетание обоих вариантов в одной конструкции. Наслонный тип характеризуется опорой каждой из стропил на стену сооружения. Висячий тип подразумевает увязывание элементов в общий каркас, который закрепляется только на крайних опорах.
По тому, какой вид стропильной системы использован, мансардные крыши условно подразделяются на следующие типы: односкатная, двускатная, ломаная, вальмовая, шатровая и сводчатая. В частном строительстве наиболее широкое применение имеет односкатная, двухскатная или ломаная крыша. В односкатной крыше стропила опираются на стены разной высоты, что обеспечивает наклон (скат) крыши в одну сторону. Двускатная крыша имеет две наклонные плоскости, причем каждая из стропил одним концом опирается на стенку, а вторым концом связана с другой балкой. Такая конструкция образует треугольник, а угол между элементами определяет крутизну ската. Ломаная крыша также имеет два ската, но каждый из них имеет линию излома, в которой меняется угол укладки.
При монтаже стропильной системы кровли мансарды используются скрепление и установка стропил в виде простых геометрических фигур. Наибольшей жесткостью (прочностью) обладает увязка в треугольник, что и применяется при строительстве мансардной крыши. Так, наиболее распространенная двускатная крыша включает в себя ряд треугольников из стропил, соединенный продольными лагами (прогонами). Увязку стропил в треугольник обеспечивает нижняя поперечная балка (мауэрлат). Для облегчения крепления внешнего покрытия крыши и перераспределения его веса на стропилах изготавливается решетка в виде поперечных брусков или досок.
Ломаная крыша соединяет в себе два типа стропильных соединений. Нижние стропила с помощью мауэрлата и стойки соединяются в прямоугольные треугольники, которые, в свою очередь, скрепляются продольным прогоном между собой вверху. Внизу стропила мансарды опираются на стену дома. Верхние соединяются в треугольник по аналогии с двускатной конструкцией.
Рисунок 1. Таблица подбора сечения бруса для стропил.
Нижний торец стропила закрепляется на поперечном лаге, а верхние торцы соединяются вместе через продольный верхний прогон. Нижние углы скрепленного треугольника соединяются между собой с помощью продольного нижнего прогона. Система, образованная , закрепляется на нижней стропильной системе. Для укрепления верхних треугольников применяют дополнительные вертикальные стойки. Таким образом, мансардная крыша представляет собой с каждой стороны поверхность с изломом. От стены начинается скат с большей крутизной, а затем он приобретает более пологий вид.
Мансарды с продольными брусьями (в том числе с балкой перекрытия) производится методом врубки стропил в брус на треть его высоты. Закрепление на поперечных балках целесообразно производить винтовым соединением. При таких креплениях функции двух разных стропильных систем разделяются, и они рассчитываются как отдельные системы.
При выборе конструкции стропильной системы, размера бруса и количества элементов важен учет всех нагрузок, воздействующих на стропила. Эти нагрузки можно подразделить на постоянные и временные, периодического или кратковременного характера. Под постоянно действующей нагрузкой следует принимать вес всех элементов мансардной кровли: сама стропильная конструкция с решеткой, внешний кровельный настил, дополнительные защитные и утеплительные слои, элементы навесного интерьера мансарды. Вес внешней кровли может сильно колебаться в зависимости от вида и материала покрытия.
В качестве временных или периодических нагрузок следует учитывать природные факторы. Это, прежде всего, вес снега в зимнее время. Значительное воздействие оказывает ветер, причем направление такой нагрузки может быть различным. Для некоторых районов этот фактор может стать определяющим. Нельзя игнорировать и возможность ливневых водных потоков. Кроме того, надо учесть вес людей и материалов при проведении ремонтных работ на крыше.
Существенное влияние на распределение нагрузок оказывает геометрия крыши и стропильной системы. К основным параметрам можно отнести длину и ширину кровли, а также крутизну ската. Длина крыши сильно влияет на распределение нагрузки, поэтому при большой длине необходимо использовать укрепляющие вертикальные стойки. Увеличение ширины кровли приводит к увеличению нагрузки на все стропила мансарды, так как увеличиваются их длина и общий вес всех элементов. Для широких крыш более подходит ломаный тип ввиду наличия в них промежуточных вертикальных стоек и перераспределения нагрузок между разными стропильными системами.
Изменение крутизны ската влияет на параметры неоднозначно. Увеличение крутизны, с одной стороны, уменьшает накопление снежного покрова и перераспределяет нагрузку на несущие стены дома, с другой стороны, увеличиваются длина стропил и парусность кровли, что опасно в ветреных районах. Концентрация нагрузок на стены тоже может отрицательно сказаться на надежности дома, потому что при уменьшении нагрузок на стропила увеличиваются постоянные нагрузки на кладку стен.
Расчет количества стропил и параметров монтажа строится на том, что при строительстве применен качественный материал. В связи с этим следует подбирать материал для стропильной системы, исходя из следующих условий.
В качестве основных стропил должен использоваться только высококачественный брус сечением не менее 50х100 мм.
Все деревянные элементы при монтаже должны быть хорошо высушены (допустимое содержание влаги – не более 15%). Количество даже мелких дефектов на брусе не может превышать 3 штук на 1 м. Дерево перед монтажом обрабатывается антисептиком. Наиболее хорошо показала себя древесина хвойных пород. Вертикальные стойки изготавливаются из бруса размером не менее 100х100 мм с проверкой их вертикального расположения с помощью отвеса.
После выбора конструкции мансардной крыши (на основании рекомендаций специалистов и в соответствии со справочными данными) главными расчетными параметрами становятся расстояние между стропилами () и их количество. Обычно расстояние между стропилами составляет от 0,6 до 1,5 м. Расчеты основаны на том, что оптимальная нагрузка должна составлять 40-60 кг на 1 м длины стропила, а максимально допустимый прогиб балки – 1/250 от ее длины.
Количество стропил на один скат рассчитывается после измерения длины ската и выбора . Длина ската делится на величину шага , к полученному результату добавляется 1 (единица). Полученный результат округляется до ближайшего целого числа в большую сторону.
Расчет расстояния между стропилами с учетом всех факторов может произвести специалист, но на практике пользуются справочными рекомендациями. Так, например, для стропил из доски размером 50х180 мм и длиной ската 3 м средний шаг составляет 1,5 м; при длине 3,5 м – 1,2 м; а при длине 4 м – 0,9 м.
Расстояние между стропилами существенно различается для крыш с разным покрытием. Керамическая черепица является одним из самых тяжелых кровельных материалов. Для стропил из бруса размером 50х150-60х180 мм рекомендуемое расстояние между ними составляет 80-130 мм (в зависимости) от крутизны ската. При наклоне в 15° шаг выбирается, равным 80 см. При увеличении длины стропила шаг увеличивают в пределах рекомендуемого.
Расстояние между стропилами для крыш с металлочерепичным покрытием устанавливается меньшим, чем для натуральной черепицы. Оптимальный шаг составляет 60-95 см для бруска размером 50х150 мм. При использовании покрытия из профнастила шаг находится в пределах 60-90 см при достаточном сечении бруса от 50х100 мм до 50х150 мм.
Самое легкое покрытие получается при использовании ондулина. Оптимальное расстояние между стропилами размером 50х50 мм составляет 60-80 см и уменьшается при установке бруса большего размера. При покрытии крыши мансарды шифером используется брус размером от 50х100 мм до 50х150 мм. Шаг устанавливается в интервале 60-80 см.
При установке стропил на мансардной крыше используются следующие инструменты:
При установке стропильной системы на мансардной крыше важно определить оптимальное расстояние между стропилами. Правильный выбор этого параметра позволит рассчитать оптимальное количество материала и обеспечить надежность всей крыши.
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.
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.
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.
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 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.
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.
Монтируется каркас кровли дома в несколько шагов:
устанавливается мауэрлат;
монтируются стропила;
при необходимости устанавливается утеплитель;
стропила обтягиваются гидроизолятором;
набивается обрешетка.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Конструкция двускатной крыши для частных домов выбирается чаще всего, так как она является оптимальным вариантом по простоте монтажа и удобству эксплуатации, по прочности и надежности, а также по стилевому решению. Двускатная кровля по-другому называется щипцовой и имеет два ската, которые могут быть расположены по отношению друг к другу под одинаковым или разным углом, то есть может представлять собой равнобедренный или разносторонний треугольник. Последний вариант все чаще можно встретить среди новостроек, так как он становится модным стилевым решением. И, кроме оригинальности, такая крыша обладает некоторыми положительными особенностями, которые упрощают ее эксплуатацию.
Подобный тип стропильной системы может использоваться под все типы кровельных материалов, но обрешетка, закрепляемая на стропила, для каждого из покрытий имеет свои параметры.
Двускатная крыша: стропильная система под которой имеет свои особенности, должна быть тщательно изучена и рассчитана еще загодя, перед покупкой материалов и проведением ее монтажа. Попробуем разобраться в этих вопросах.
Для начала необходимо разобраться, какие конструкции двускатных крыш бывают, так как придется выбирать наиболее подходящую для конкретного строения.
Этот вариант двускатной конструкции можно назвать традиционным и самым применяемым, так как он прост в монтаже и обслуживании, а также отличается долговечностью и надежностью.
Симметрия в этой системе помогает достичь равномерности нагрузки на мауэрлат и несущие стены. При правильном выборе сечения бруса для обустройства стропильной системы и мауэрлата, эти детали обеспечат необходимый для длительной эксплуатации крыши запас прочности. Дополнительной надежности конструкции придадут правильно установленные стойки, подкосы и затяжки.
Недостатком этой системы для обустройства внутри чердачного пространства помещений является то, что после установки стен и потолка большую площадь занимают глухие зоны в угловых областях конструкции, которые остаются незадействованными.
Асимметричная двускатная конструкция отличается от традиционной системы тем, что ее скаты располагаются под разным углом. Так, один из них обычно составляет больше 45 градусов, что позволяет увеличить полезную площадь чердачного пространства, в котором вполне можно обустроить жилое помещение, естественно, при должном утеплении.
Еще одним важным достоинством подобной конструкции может стать меньший по площади скат, который рекомендовано спланировать с подветренной стороны строения, где на крыше всегда собирается большое количество снега. Небольшой же по размеру, но с большой крутизной скат не будет задерживать на своей поверхности больших сугробов.
К недостатку асимметричной конструкции можно отнести более сложный ее расчет для достижения равномерного распределения нагрузки на стены дома.
Эту двускатную стропильную систему можно назвать редкостью, хотя благодаря такому расположению скатов в чердачном пространстве формируется достаточно большая комната, которая может быть использована под жилое или хозяйственное помещение.
Кроме такой стропильной системы к ломаной двускатной конструкции можно отнести и мансардный вариант установки стропил.
Оба ската «изломаны» — явный выигрыш в полезной площади чердачного помещения
3 – Стойка, установленная на лежень.
4 – Стропило.
5 – Обрешетка.
Наслонная система отличается от висячей тем, что устанавливается на строение, имеющее внутренние капитальные перегородки. Капитальные внутренние стены используются для закрепления на них лежня, на который устанавливаются стойки, подпирающие коньковый прогон, с которым скрепляются верхние концы стропильных ног. Затем на стропила фиксируются доски обрешетки.
Эта конструкция более популярна, чем висячая, так как надежна и проста в монтаже.
крепления для стропил
Схема висячей стропильной системы выглядит так, как показано на иллюстрации, и включает следующие основные элементы:
1 – Несущие стены.
2 – Мауэрлат.
3 – Стропило.
4 – Обрешетка.
5 – Затяжка (ригель).
Висячая система стропил монтируется на две внешние несущие стены, на которые предварительно закрепляется мауэрлат. Этот вариант крыши может быть применен только в том случае, если расстояние между несущими стенами составляет не более 7000 мм, так как кроме них дополнительная опора для стропильной конструкции кровли отсутствует. Такую систему обычно оснащают затяжками, подкрепленными откосами – эти элементы снимут часть нагрузки со стен строения.
Кроме наслонных и висячих систем, существуют комбинированные варианты, которые включают в себя отдельные элементы той и другой конструкции.
Когда стропильная системы будет выбрана, рекомендовано перед покупкой материалов, составить подробный чертеж крыши с проставленными размерами — так будет легче вычислить количество всего необходимого и сумму на их приобретение. Кроме этого, такая схема значительно поможет произвести монтажные работы. Но для того, чтобы составить чертеж, придется провести некоторые
Правильно рассчитать параметры элементов для монтажных работ – очень важно. Для этого сначала рекомендовано составить список всего необходимого и произвести расчет пошагово. Все расчеты следует производить с запасом в 10÷15%, не допуская излишней экономии, которая будет в ущерб качеству и прочности конструкции.
Если эту часть работы решено выполнить самостоятельно, нужно обязательно сверяться с техническими документами, разработанными специалистами, например, размещенными в СНиП.
Основными направлениями расчета будут три взаимосвязанные величины - крутизна ската, высота конька над перекрытием и длина стропильных ног. Далее, имея линейные параметры, необходимо будет определиться с сечением материала для стропил. А вот оно уже, в свою очередь, зависит и от выпадающих на стропильную систему нагрузок.
Нагрузки на стропильную систему разделяют на три категории:
— вес людей при ремонтных работах;
— климатические температурные воздействия;
— возможные нагрузки от наледи.
Эти внешние нагрузки лежат в большой зависимости от особенностей региона постройки. Кроме того, их величина напрямую зависит и от крутизны скатов. Так, например, на пологих скатах решающую роль будет играть снеговая нагрузка. С ростом крутизны кровли влияние снегового давления уменьшается, но зато растет зависимость от ветрового воздействия. На скатах крутизной свыше 60 градусов снеговая нагрузка и вовсе списывается со счетов, но зато парусность крыши возрастает в разы, и ветер становится доминирующим внешним воздействием.
Данные для расчетов можно найти в СНиП 2.01.07- 85*«Нагрузки и воздействия» в разделах «Снеговые нагрузки» и «Ветровые нагрузки». При этом учитывать необходимо не только регион расположения дома, но и место его строительства — низина или возвышенность, отдельно стоящее строение или окруженное другими зданиями.
Удобный алгоритм расчета нагрузок будет приведен чуть ниже.
Если крыша будет устанавливаться на старое здание, необходимо рассчитать несущую способность фундамента и стен, так как новая крыша может иметь больший вес, чем старая. Подобные расчеты могут профессионально осуществить только специалисты, но произвести такие вычисления необходимо в обязательном порядке, иначе придется не только менять крышу, но и производить ремонт всего строения. Специалистам при этом необходимо будет предоставить проект крыши, в котором будут указаны все ее параметры.
Угол расположения скатов крыши определяется выбором , так как каждый из них требует персонального расчета. Часто сам производитель конкретной марки покрытия дает необходимые рекомендации, но если говорить об общих требованиях, например, для нашего случая - металлочерепицы, то для нее угол уклона должен составлять не менее 20 градусов.
Увеличение угла уклона значительно расширит чердачное пространство, но для возведения такой крыши потребуется больше строительных материалов и, конечно же, значительно возрастет стоимость постройки.
Итак, любую двускатную стропильную систему, неважно, симметричную или нет, можно представить в виде треугольника.
Его вершины:
— точка «а» – это внешняя точка пересечения К этой вершине прилегает угол «А», определяющий крутизну ската кровли.
— точка « b» — вершина конька.
— точка «с» — пересечение отвесной линии от конька с перекрытием или просто верхним уровнем стены.
Известная исходная величина – « D» длина основания треугольника. Для симметричной крыши – это половина пролета. Для асимметричных вариантов – может быть и иной, это несложно определить.
«Н» — высота конька над основанием (перекрытием);
« L» – длина стропильной ноги, которая при желании может быть увеличена на величину «m» для формирования карнизного свеса.
По известным тригонометрическим соотношениям:
Н = D × tgA
Таким образом, можно или от заданного значения угла А определить высоту конька, или же, наоборот, заранее планируя определенную высоту чердачного помещения, определиться с крутизной ската.
Все это позволяет легко сделать размещенный ниже калькулятор. Меняя значение угла «А» можно прийти к оптимальному значению высоты «Н» .
До возведения стропильной системы и организации кровли нужно провести ряд несложных мероприятий, которые выступят залогом целостности конструкции. Сюда входит выбор типа крыши.
Она может быть висячей или наслонной, а может быть и комбинированный вариант. Это когда два типа объединены в одном строении.
Временные нагрузки – это снежный покров на крыше зимой, потоки воды от дождя летом, ветер, нагрузка, которую оказывает человек, проводя сервисные работы в ходе эксплуатации крыши и др.
К постоянным нагрузкам относятся – вес самой стропильной системы, вес кровельного материала и подкровельного пирога, масса внутренней отделки, если на чердаке здания предполагается организовать мансарду.
При создании проекта односкатной либо двухскатной крыши в первую очередь выбирают тип стропильной конструкции, угол наклона кровельных скатов, а также материалы для строительства конструкции. При вычислении расстояния между стропилами следует учесть нагрузки, которые будут воздействовать на крышу постройки в ходе эксплуатации.
На крышу сооружения также воздействуют следующие временные нагрузки:
Для правильного расчета шага стропил нужно учитывать сечение элементов возводимой конструкции, наличие теплоизоляции крыши, тип обрешетки и кровельного покрытия. Расчеты следует выполнять на основании СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия».
Видео о том, как выполнить расчет стропильной системы:
Все подсчеты ведутся еще на стадии проектирования здания. Они выполняются инженерами-проектировщиками той организации, где заказывался проект дома.
Если же проект не был составлен и человек полагается только на опыт мастеров, которым доверено возведение кровли, то в таком случае нужно ознакомится с соответствующей документацией. Это СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» и «Изменения с СНиП 2.01.85».
Там имеется подробная схема ведения подсчетов и карта климатических зон страны.
Далее определяются с типом кровельной системы и предназначением чердачного помещения. Ведь в зависимости от того, будет ли это неотапливаемый чердак или жилая комната, то и нагрузки на стропила будут разными, а, следовательно, меняется и ход вычислений.
В расчетах обязательно должно учитываться климатическая зона, где проводятся работы, конструкционный материал стропил и его сечение.
Итак, шаг стропил – это расстояние между стропильными ногами. Оно может варьировать в пределах 0,6 м – 1,0 м.
Специалисты указывают на следующую особенность крыш с крутым скатом. При их возведении можно уменьшить расстояние между стропилами. Это обуславливается перенесением нагрузки с балок на стену дома.
Однако расчет расстояния между стропилами так однозначно проводить нельзя. Ведь данный показатель зависит и от типа используемого конструкционного материала кровли.
Средний вес, который оказывает на кровлю равняется 35 кг/м². Чтобы ее выдержать крыша должна иметь шаг 0,6-0,9м. При этом используется брус с сечением 50х150мм.
Однако металлочерепица часто используется при строительстве загородных домов и коттеджей. А в подобных конструкциях чердачное помещение часто оборудуют под жилую комнату.
Это приводит к монтажу кровельного пирога и всевозможных утеплителей, которые, в свою очередь, оказывают на стропила дополнительную нагрузку. Потому рекомендуется увеличивать сечение бруса для балок. Особенно это касается регионов с низкими температурами воздуха зимой. Рекомендуемые размеры стропил 50х200мм.
Кроме этого, расстояние между стропилами можно подгонять под ширину утеплителя. Это не только увеличит несущую способность крыши, но и упростит обустройство теплоизолирующего слоя, снизит расход утеплителя.
Рекомендуемый шаг стропил для кровли из – 0,6 м – 0,9 м. Однако здесь нужно учесть эксплуатационные характеристики самого профнастила. Если шаг будет большим, то профнастил “провиснет” под своей тяжестью, тем самым изменив геометрию крыши и ее технические характеристики.
Чтобы предотвратить подобное нужно монтировать дополнительные доски с большим сечением в качестве обрешетки. Они будут выполнять в некотором роде роль стропил.
Сечение стропил для кровли из профнастила 50х100 мм либо 50х150 мм. Обрешетку выполняют из доски, сечением 30х100 мм.
Керамическая черепица – тяжелый материал для кровли. Он оказывает нагрузку на стропила в пределах 40-60 кг на м². Именно поэтому расстояние между стропилами в этом случае будет минимальным – 80-130 см. Чем больше вес, тем меньше расстояние. Однако последний показатель может и уменьшится, в зависимости от угла наклона кровли. Чем он больше, тем реже можно монтировать балки.
Шаг стропильных ног под ондулин должен составлять 60-100 сантиметров. Для изготовления стропил применяют пиломатериал сечением 200×50 мм. Этого достаточно для создания максимально прочного и надежного стропильного каркаса.
Следует отметить, что под этот кровельный материал нужно изготавливать сплошную обрешетку. За счет этого материал будет более качественно сопротивляться снеговым нагрузкам и солнечному воздействию.
Иногда применяется прореженный тип обрешетки. Для ее изготовления применяют деревянный брус. Расстояние между соседними элементами должно быть менее 30 сантиметров. Этот вариант, как правило, является более затратным по сравнению со сплошной обрешеткой.
Кровельное покрытие из шифера считается наиболее распространенным в России. Основная причина – низкая стоимость данного кровельного материала, легкость и быстрота выполнения монтажных работ. Также важным преимуществом является возможность замены отдельных поврежденных шиферных листов на новые.
Расстояние между стропильными ногами для кровли из шифера должно быть 80 сантиметров. Такое расстояние считается наиболее оптимальным.
Обрешетка под шифер должна быть прореженной. Для ее изготовления применяется доска либо брус сечением не менее 30 миллиметров. Именно такая толщина бруса или доски требуется для качественного распределения веса кровельного покрытия и зимних осадков.
При возведении стропильной системы следует помнить о постоянном запасе прочности. Он может понадобиться в случае непогоды и при механических нагрузках.
К мягкой кровле относят мягкую черепицу, битум-полимерные и битумные рулонные материалы, а также кровельные мембраны. К основным преимуществам кровли этого типа относят малый вес, а также отсутствие необходимости возведения массивной системы стропил.
Минимальный шаг стропил составляет 60 сантиметров, а максимальный – 150 сантиметров. При возведении стропильного каркаса под мягкую кровлю следует учитывать угол наклона скатов. Другими словами, чем меньше угон наклона кровельных скатов, тем меньше нужно делать расстояние между стропильными ногами для сплошной обрешетки.
Расстояние между стропилами также зависит от материала, из которого будет изготавливаться обрешетка. Чем больше толщина листа фанеры либо ОСП, тем больше можно делать шаг стропил.
Кровля этого типа, как правило, возводится на постройках ангарного типа либо домах из сип- панелей. Сэндвич – панели обладают жесткостью на изгиб, поэтому для их установки не требуется монтаж традиционных стропильных ног.
Если пролеты от верхней части стены до конька двухскатной крыши небольшие, то сэндвич –панели монтируют без дополнительных опор.
При длине пролетов более 400 сантиметров необходимо выполнять монтаж дополнительных прогонов. При строительстве крыши из сэндвич – панелей на жилом доме достаточно часто возводят традиционный стропильный каркас. Однако в таком случае расстояние между стропильными ногами можно сделать большим, поскольку они служат опорой для прогонов.
Выбирают расстояние между стропилами отталкиваясь от длины несущих стен и длины материала для прогонов. Кровля из сэндвич – панелей способна выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки.
В последнее время поликарбонат часто применяют при возведении кровельного покрытия. Он используется при строительстве навесов, зимних садов и беседок. Стропильный каркас и обрешетку изготавливают из металла либо дерева.
Поликарбонат отличаются по весу, который зависит от толщины листа. Шаг обрешетки под поликарбонат должен составлять от 60 до 80 см. Обрешетку, выполненную из металла или дерева крепят на стропила (прямые либо арочной формы).
Расстояние между стропильными ногами под поликарбонат, как правило, составляет 150- 230 см. Для правильного вычисления расстояния между стропилами нужно учесть площадь остекления, толщину и размеры листов. Также следует помнить о том, что листы поликарбоната монтируют с небольшими зазорами.
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:
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.
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.
Все эти материалы имеют принципиально разные методы фиксации к стропильной системе. Но никакого влияния на шаг стропилин они не оказывают.
Черепица
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.
На скат кровли действуют несколько видов нагрузок, они имеют различное значение и свои особенности влияния на прочность системы.
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.
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.
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.
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:
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.
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.
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
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.
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.
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.
