Стропилина — это один из отдельных элементов несущей конструкции крыши, при помощи которого формируется ее уклон. В конструкции, стропилина крепится своим верхним концом к коньку, а нижним упирается на мауэрлат, при прямом скате, или на стойку (при ломаной крыше). Изготавливаются стропилины из обрезных досок сечением 150х60 мм или бруса 150х100 мм. Расстояние, между стропилами, на котором они находятся друг от друга после монтажа, называется шагом, который может быть в пределах 600 – 1200 мм.
В зависимости от вида установки стропильных ног, системы делятся на 3 вида:
Шаг стропилин на крыше зависит от таких факторов , как:
Учитывая при расчете все эти показатели, можно получить прочную и надежную стропильную конструкцию, которая длительное время будет качественной опорой для кровли.
Именно расчет , при соблюдении основ нормативных нагрузок, позволяет правильно выбрать дистанцию между стропилинами. Как правило, нормативные величины можно определить по Снопам, а расчетные выводятся на их основе отдельно для каждой конструкции.
При этом принято за шаблонное значение использовать стропильные ноги сечением 150х50 мм с оптимальным расстоянием между стропилами в пределах 0.8 – 1.8 м/п. но следует помнить, что при изменении наклона ската крыши, меняется и расстояние между стропилинами.
От качества расчета по подбору сечения стропильных ног и расстояния между ними, напрямую зависит прочность и устойчивость всей крыши. Независимо, какой будет тип покрытия выбран: профилированный лист, шифер или металлочерепица, первичный расчет должен оставаться неизменным. Ведь в основе каждого расчета лежит конструктивная прочность при механических нагрузках, а остальные воздействия уже не важны.
При расчете выбора оптимального расстояния между стропилинами для кровли, за основу берутся такие параметры:
Для небольшого по площади дома, расчет конструкции для крыши можно сделать и самому. Правда, метод расчета элементов для стропильной системы кровли довольно непростой, и его рекомендуется делать при помощи специально созданных для этого программ. Особенно если нужно рассчитать сложную ломаную крышу с большой площадью, скорее всего, без специалиста здесь будет не обойтись. При этом расчет шага стропилин также будет отталкиваться от стандартов – минимальный шаг 0,6 м, максимальный – 1.2 м.
Производится таким образом
.
— Замеряется по карнизу длина здания.
— Полученная длина делится на предполагаемое расстояние между стропилинами. Например, предполагаемый шаг стропилин будет 0,8 м/п. (средним расстоянием считается значение 950 мм).
— После выполнения этого действия, к полученному результату следует прибавить единицу, и округлить полученную сумму. Таким образом, получается требуемое количество стропилин с одной стороны ската. После этого длину здания нужно поделить на количество полученных стропил, и в итоге определяется точный осевой шаг стропилин.
Пример , — длина здания 26,5 м/п. расстояние между стропил предполагается сделать 0,8 м. Значит:
– 26,5 м ˸ 0,8 м = 33.1 33,1+1 = 34.1. В итоге после округления получается, что на один скат нужно установить 34 стропилины.
26,5 м/п ˸ 34 ст. = 0.77 м – это значение составляет расстояние стропилин между собой по их центральным осям.
Но это только общая методика расчета, при которой не учитывается особенность планируемого кровельного покрытия. Поэтому специалистами рекомендуется делать расчет шага между стропилинами под определенный кровельный материал и утеплитель, например, под самую популярную сегодня, кровельную металлочерепицу.
Металлочерепица визуально имитирует керамическую кровельную черепицу. Изготавливается из тонкой листовой стали путем холодной штамповки. Благодаря полимерному покрытию, имеет высокую стойкость к атмосферным воздействиям и довольно привлекательный визуальный вид, не боится резких температурных изменений.
Часто используется при строительстве большинства мансардных крыш .
Сечение стропилин из дерева под кровлю из металлочерепицы обычно стандартное 150-50 мм, а вот расстояние между ними может быть от 600 мм, но не превышать 900 мм (в зависимости от их угла наклона, который может колебаться в пределах 22 – 45 градусов). Такое ограничение шага стропилин обусловлено тем, что обрешетка под металлочерепицу монтируется с расстоянием друг от друга в рамках 300 мм. Стандартный брус, который используется для обрешетки, имеет сечение 30х50 мм или 50х50 мм. А это значит, что каждая стропилина подвергается дополнительной нагрузке.
Устойчивость кровельной конструкции против различных механических нагрузок зависит от четырех факторов:
Важным фактором, при расчете стропильной конструкции, является предполагаемая максимальная нагрузка на крышу, в формирование которой входит:
При монтаже стропильной системы расстояние стропильных ног не должно превышать среднего значения 0,9 м/п. кроме отдельных, предусмотренных заранее случаев.
Если при расчете нагрузок будет допущена какая-либо неточность в подборе материала для крыши и расположения стропилин, может произойти ее деформация и разрушение кровельного покрытия . Надежная конструкция крыши будет гарантирована только при правильном расчете сечения стропилин и их шага установки.
Следует помнить. Универсального значения расчета стропильных конструкций не существует. При строительстве каждого дома требуется индивидуальный расчет.
Односкатные крыши
можно часто встретить на небольших хозяйственных постройках. Они могут использоваться и на частных жилых домах, но довольно редко. В таких случаях угол наклона кровли довольно небольшой, и при таком расположении несущих балок перекрытия, на них оказывается очень большое давление, особенно в зимнее время.
Поэтому для односкатной крыши устанавливаются несущие балки перекрытия из бруса большого сечения от 60х150 до 100х220 мм в зависимости, какую ширину имеет перекрываемый пролет. При этом расстояние, на котором стропила укладываются друг от друга, должно быть в пределах 400 – 800 мм в зависимости от угла наклона кровли.
Для односкатной крыши не требуется сложная конструкция стропил , их можно просто укладывать на стены, даже не используя мауэрлат. В регионах, где довольно снежные зимы с большим количеством снега, склон крыши рекомендуется возводить под максимальным углом 35 ⁰ и располагать кровлю по «ветру». Это уменьшает парусность и приводит к ее самоочищению.
Представляет конструкцию, смонтированную из стропилин, соединенных между собой в виде треугольника. Верхняя часть, которых опирается на конек, а нижняя на мауэрлаты, расположенные параллельно друг другу на противоположных стенах. Простыми словами, это крыша, состоящая из двух противоположных скатов, соединенная коньком.
Двускатная конструкция крыши , в зависимости от ее площади, монтируется из отдельных жестких элементов, которые усиливают прочность кровли. К ним относятся стойки, поддерживающие стропилины, затяжки, которые соединяют стропилины между собой, укосины, прогоны, опорные балки и т. д.
Для двускатной крыши, часто стропилины монтируют с учетом утеплителя с шагом 0,9 – 1.2 м/п. При этом прочность смонтированной конструкции будет самой высокой, если образовавшийся треугольник будет равнобедренным. В регионах с сильными ветрами, стропилины рекомендуется монтировать с уклоном примерно 20 ⁰ , а в снежных районах оптимальный угол должен составлять 45 ⁰ .
Хоть двускатная крыша и считается классической, у нее есть несколько альтернативных «родственных» видов.
Для мансардной крыши , за расчетный параметр для определения шага между стропилинами и их количеством, принимается нагрузка в пределах 40-60 кг на каждый 1 м/п. стропилины, и максимальный прогиб от ее длины — 1/250. Обычно при правильно подобранном сечении, это расстояние по центрам стропилин, составляет, как и для двускатной крыши – 0.6 – 1.2 м/п.
Следует учесть, что средняя нагрузка на мансарду примерно составляет 200 кг/м2. Так, что при стандартном расчете сечения стропилин, рекомендуется добавить небольшой процент запаса прочности.
Среди всех стропильных конструкций, считается одной из самых сложных. Это практически четырехскатная крыша
, при этом стропилины торцевых скатов крепятся верхними концами к угловым тетивам, а не на конек. Поэтому к этому виду крыш, при строительстве могут предъявляться свои определенные требования. При этом стропила устанавливаются аналогично двускатной крыше на расстоянии 60 см – 1.2 м/п.
Мансардные помещения под такой крышей делаются в редких случаях, так как ее скаты «съедают» некоторую площадь чердачного помещения, особенно по высоте.
Итак, чтобы конструкция служила длительный период времени, была крепкой, а также надежной, стоит подумать не только о фундаменте, но и о крыше. Строительная система такого элемента играет огромную роль , ведь именно крыша берет на себя негативные моменты от изменений погодных условий, а также других ситуаций.
Стропильная система односкатной крыши должна характеризоваться определенными требованиями, среди которых:
Такие требования обязательно учитываются, чтобы конструкция служила долго.
Жесткие характеристики элемента играют важную роль, ведь именно с помощью жестких элементов происходит соединение разных деталей. Такие элементы не должны подвергаться процессам деформации , а также распора ни при каких обстоятельствах.
Основанием такой конструкции является треугольник, который делают с помощью специальной надежной рамы. Каждый элемент данной рамы закрепляется один к другому параллельно, а с помощью крепкой фиксации обеспечивается устойчивость всей конструкции.
Стропильная система односкатной крыши: схема
Но, если такие рамы будут плохо прикреплены, будут подвижными, это приведет только к негативным последствиям . Подобная крыша может разрушиться не только от сильного ветра, но и сама по себе.
Если говорить о весе, то эта крыша не должна быть тяжелой . Именно поэтому данная система производится, в большинстве случаев, из дерева. В том случае, если вес достаточно большой, необходимо делать несущее основание из металла.
Есть случаи, когда используют деревья хвойного характера , влажность которых составляет не меньше 18 процентов. Среди обязательных условий при использовании деревьев отметим:
Только в таком случае узлы, в области которых происходит точное крепление всей системы, будут отличаться высокой прочностью, а также надежностью.
Высокое качество используемых материалов – одно из главных правил . Дерево должно отвечать следующим характеристикам:
Итак, перед началом изготовления системы очень важно знать, какие ее основные части:
ВНИМАНИЕ!
Только при учете описанных параметров вы получите надежную крышу.
Односкатная крыша характеризуется наличием одного ската, который характеризуется наклоном угла от 14 до 26 градусов. В том случае, когда крыша делается для небольшого дома, то пролет не будет превышать 5 см, поэтому рекомендуется делать систему наслонного варианта.
Опор подобной крыши делается на стены внешнего характера , а также на стену, которая существует внутри объекта. Стропильные системы используются в случаях фермы стропильные.
Кровельный пирог , а точнее, его устройство, зависит от того, какой именно окончательный вариант покрытия будет выбран. Но, независимо от материала, этот элемент максимально увеличивает «жизнь» крыши , долговечность.
Односкатный тип требует особенного внимания, так как именно данный этап строительства максимально влияет на климат, который будет конструкции.
Конструкция стропильной системы
Схема крепления достаточно простая, так как представляет собой параллельно разложенные доски, которые опираются на две стены. Для установки ног используют специальные переходные элементы, которые изготовлены из древесины.
В зависимости от того, какой материал используется, в качестве переходной детали можно применять:
Хоть конструкция указанной крыши отличается простотой, есть и некоторые тонкости крепления стропил, о которых важно знать.
Дело в том, что узлы, которые применяются, должны учитывать все негативные моменты такого материала, как древесина .
При проектировании следует учитывать решение следующих задач:
Крепление треугольников происходит по схеме: горизонтальная сторона устанавливается на мауэрлат, фиксируется. Очень важно чтобы она имела достаточно много площади для состыковки с другими элементами.
Стропильные ноги важно установить под определенным углом к элементам опорного характера. Стоит понимать, что двух точек достаточно мало для прочного крепления, поэтому есть методы, которые применяются для избегания негативных последствий.
Прежде всего, важно увеличить общую площадь взаимодействия стропилины , а также опорной детали с помощью:
Крепление стропил
Расстояние между стропилами односкатной крыши рассчитывают в зависимости от того, какой выбран материал, а также сечение . Такие расчеты стоит делать на этапе , используются строительные нормативы, правила.
Расчет для вышеуказанного варианта крыши очень простой. Здесь не существует стоек, а также раскосов, в результате учитывается исключительно стропила односкатной крыши.
Обычно, для такой крыши, применяется материал из дерева хвойных пород , фактор влажности которых составляет приблизительно 20-22 процента. Такие доски должны характеризоваться ровностью, отсутствием синевы.
Каждый кровочный материал характеризуется своими особенностями, поэтому отличается и шаг стропил:
Таблица шага стропил
При решении самостоятельно выполнить монтаж стропил односкатной крыши, стоит сначала подготовить все элементы, а также обработать специальными средствами.
Доски стоит уложить с двух сторон определенной кровли и заложить в пазы.
Только после этого важно прикрепить несколько крайних стропил.
ОСТОРОЖНО!
Учитывайте, что важно забивать один – два гвоздя на каждый стык . Ноги устанавливаются с учетом протянутых ранее бечевок, после этого аналогично прибиваются гвоздями. После этого производится монтаж обрешетки, а также укладывается кровля.
После расчета, проектирования, существуют определенные этапы монтажа:
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.
Содержание статьи
При строительстве крыши в первую очередь выбирают тип стропильной системы. Это значит, что стропила должны быть висячими или наслонными либо вся стропильная система будет состоять из тех и других стропил, т. е. комбинированной. Рассчитать расстояние между стропилами не трудно, зная величину нагрузок, которые будут действовать на всю крышу.
Нагрузки бывают временные и постоянные. К постоянным нагрузкам относятся:
Временные нагрузки включают в себя: вес снегового покрова, вес человека при производстве кровельных работ и обслуживания кровли в период эксплуатации, ветровую нагрузку и вес возможных водных потоков в летнее время.
Расстояние между стропилами крыши рассчитывается также исходя из выбранного материала и сечения стропил. Все расчеты ведутся на стадии проектирования дома специалистами конструкторских организаций. Для этого они пользуются справочными документами и строительными нормами и правилами, регламентирующими тот или иной шаг стропил, шаг обрешетки и прочие расчетные величины.
При строительстве частного дома, редко кто заказывает проект, где на основании расчетов рекомендуется, какое расстояние между стропилами нужно выдерживать. Чаще всего застройщики полагаются на опыт мастеров и доверяют им самим вести все расчеты по месту. Однако, есть и такие кто желает сам сделать расчет стропильной системы и самостоятельно построить крышу.
В этом случае они должны в первую очередь определиться с видом крыши, выбрать какой будет чердак – отапливаемый жилой или холодный, так как от этих параметров напрямую зависит вид стропильной системы и расчет расстояния между стропилами
Расчет для односкатной крыши — самый простой. В стропильной системе не предусматривается стоек и раскосов — только сами стропила. Такая крыша обустраивается чаще всего на подсобных помещениях, гаражах, банях и т.д.
Шаг стропил односкатной крыши представлен в таблице ниже и зависит от сечения бруса:
Если застройщик желает самостоятельно делать расчет нагрузок на стропильную систему, ему будет полезно ознакомиться с такими документами, как СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» и «Изменения с СНиП 2.01.85», где заложены карты по климатическим районам России .
В качестве материала для возведения стропильной системы выбирают древесину хвойных пород, влажность которой — 20-22%. Доски, брусья и прочие виды пиломатериала должны быть ровными без свилеватости, гнили, сучков и синевы.
Все деревянные элементы следует обработать антисептиками и антипиренами для защиты дерева от гниения и возгорания. Используемый материал, длина стропильных ног и сечение бруса также влияет на расчеты (смотрим таблицу):
Шаг стропил не что иное, как расстояние между стропильными ногами. Как правило, для жилых частных домов этот показатель равен 0,6-1.0 м.
На величину шага стропил оказывает влияние значительное количество факторов. Расчет нужного количества стропильных ног производится следующим способом:
Например : длина кровельного ската равна 16 метров, а величина шага между стропилами — 0,6 метра. Следовательно, 16/0,6 + 1 = 27,66 = 28 метров (стропил необходимо для устройства ската)
Чем больше угол уклона, т. е. чем крыша круче, тем шаг стропил можно делать большим. Это объясняется тем, что нагрузка на крутых крышах распределяется не на всю плоскость крыши, а большей частью передается на несущие стены.
Керамическая черепица – материал, имеющий приличный вес. Поэтому для устройства кровли из черепицы следует рассчитывать сечение и длину стропил, учитывая, что один квадратный метр керамики весит почти в десять раз больше веса металлочерепицы.
Чем выше крыша, тем шаг стропил можно делать шире. Например, при угле уклона 15 градусов шаг будет равняться 80см, а если угол ската повысится до 75 градусов, расстояние между стропильными ногами увеличится до 1,3м.
Еще одно обстоятельство влияет на величину шага стропил – это длина стропильных ног. Чем они длиннее, тем шаг их уменьшается. Это объясняется тем, что при максимальной длине стропил создаются повышенные нагрузки на прогиб. Их можно уменьшить, если устроить систему подпирающих стоек, подкосов и прочих элементов стропильной системы, которые принимают на себя часть нагрузок от стропил.
Стропильная система под металлочерепицу мало чем отличается от прочих стропильных конструкций. Но ввиду того, что она имеет вес в несколько раз меньший, чем керамическая черепица, стропила и все прочие элементы конструкции крыши могут выполняться с меньшим запасом прочности, т. е. меньшего сечения. Разница в весе черепицы из глины и металлической составляет около 35 кг на 1 м кВ.
Шаг стропил под металлочерепицу, как правило, делают 0,6-0,9м. Металлочерепица широко используется для покрытия загородных домов, в которых часто предусматриваются мансардные помещения, поэтому кровлю делают утепленной. Шаг стропил в таких конструкциях подгоняют под размеры утеплителя, который вставляется между стропильными ногами.
Стропильная система , бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.
На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:
Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.
При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:
Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:
Для проведения точных расчетов специалисты используют особые формулы из сопромата, но при постройке частного можно воспользоваться приблизительными рекомендациями.
Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.
Методика расчета шага каркаса крыши:
Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.
Можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.
Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.
В тех регионах, где снеговая нагрузка значительно превышает ветровую, рекомендуется применение крыш со скатом 35 – 45 градусов.
Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см , бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм . При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм .
Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:
Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов , рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов . Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм .
Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.
Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м , для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов .
Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:
Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.
Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:
Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.
Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов .
Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.
Двухскатная крыша
представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.
Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра
Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.
Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов , для ветреных – 20 градусов .
Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.
