Как известно, крыша любого строения – это его верхняя часть, которая может соединять в себе защитную и декоративную функции. Защищает крыша в основном от попадания сверху внутрь здания атмосферных осадков, одновременно своим видом, материалом и цветом кровли может подчеркивать архитектурную особенность здания.
Деревянные брусья, из которых состоит жесткий каркас крыши называются стропила, непосредственно на них уже монтируется выбранный кровельный материал.
Как строения несут в себе разные функциональные наполнения (к примеру, жилые дома или производственно-технологические постройки), так и крыши различных зданий отличаются друг от друга. Их форма может напрямую зависеть от климатических условий: от ветровой нагрузки или количества выпадающего снега. Кровлю от последнего сложно очищать, если ее наклон 30 0 и менее, а большая «парусность» высокой крыши может быть серьезной проблемой при порывах ветра более 18 м/сек.
Среди огромного многообразия крыш большинство обычно состоит из кровли и набора строительных конструкций, которые удерживают эту кровлю.
Одними из основных элементов этих конструкций являются, как правило, деревянные брусья, на которые монтируется кровельное покрытие. Эти брусья называются стропилами или фермами. Они же и являются элементами жесткости, определяющими механическую прочность крыши, а также теми направляющими, которые определяют угол наклона кровельного покрытия.
Располагаться стропила могут либо от одной до другой наружной стены здания, с определенным наклоном, либо от центра (конька) крыши до наружной стены. По первому способу устраиваются односкатные кровли, по второму – двускатные.
Можно предположить, что чем ближе друг к другу будут располагаться эти фермы-стропила, тем надежнее будет основание для кровельного покрытия.
Однако избыточное использование материалов утяжеляет конструкцию и ведет к удорожанию строительства. Поэтому вопрос о том, как ставить стропила, – один из основополагающих при проектировании крыши.
Стропила бывают двух видов: так называемые «висячие», опирающиеся своими концами только на наружные несущие стены, и такие, которые опираются одним из своих концов на внутреннюю несущую стену здания или же внутреннюю колонну. Фермы последнего вида называются «наслонными».
Правильное размещение и крепление этих элементов здания является основой того, что верхняя его часть не деформируется под воздействием возможных нагрузок.
При проектировании кровли строения, определяя количество ферм и расстояние между ними, обязательно принимают во внимание необходимое сечение бруса, используемого для устройства стропил, определяют его материал и оптимальную длину стропилины. Обычно на устройство стропил используют брус из деревьев хвойных пород, сечением от 50х150 мм (считается наиболее применяемым) или более.
Длина ферм напрямую зависит от размера коробки здания, типа крыши, а также от ее высоты. Сечение применяемого бруса и расстояние между стропилами задают прочность несущей конструкции для кровли. Расстояние между осями соседних ферм называется и рассчитывается при проектировании кровли. На практике применяемый шаг может принимать величину от 600 до 2000 мм. Указанный шаг взаимосвязан с длиной ферм: чем они короче, тем на большее расстояние между собой их можно установить.
Существует обобщенная методика расчета указанного расстояния. Она заключается в том, что по таблице определяется предварительный шаг стропил. Измерив затем длину свеса кровли одного ската по нижнему краю, полученное расстояние нужно разделить на шаг, определенный по таблице. Полученный результат и добавленная к нему единица после округления в большую сторону будут соответствовать количеству необходимых стропил для одного ската проектируемой крыши.
Точное расстояние между осями «ног» соседних ферм получится при делении длины одного ската кровли на количество стропилин, рассчитанных для него.
Таким образом можно определить, через какое минимальное расстояние можно устанавливать стропилины, чтобы кровельная несущая конструкция соответствовала бы расчетным требованиям по нагрузке.
Однако приведенный метод не учитывает возможные дополнительные нагрузки на конструкцию, связанные с применением разного рода кровельных покрытий, от шифера до ондулина. Не учитывает необходимости организации свободного пространства между фермами для размещения полотен или плит применяемого утеплителя для кровли.
В случае когда планируется использование утепляющих средств, ширина полотен или панелей которых заведомо известна, можно сразу определить, через какое расстояние следует устанавливать стропила. Рекомендуется в таких случаях шаг приравнивать к ширине утеплителя, за минусом от 1,5 до 2 мм.
Для кровли из профнастила шаг выбирается в пределах от 600 до 900 мм. При этом брус рекомендуется оптимального сечения – 50х150 мм.
Для тяжелой кровли из керамической черепицы характерна повышенная нагрузка на стропила, порядка 60 – 70 кг/м 2 . Шаг рекомендуется в пределах от 800 до 1300 мм. Причем он может увеличиваться пропорционально увеличению угла наклона кровли. К примеру, расстояние между фермами должно быть не более 800 мм, если угол наклона кровли не превышает 15 0 . При увеличении указанного угла до 70 0 шаг может быть увеличен до максимума. Сечение бруса для такой кровли рекомендуется от 50х150 до 60х180 мм.
Устройство несущей конструкции кровельного покрытия для металлочерепицы мало чем отличается от стандартного. Материал, по сравнению с керамикой, легче почти в два раза: нагрузка на 1 м 2 не превышает 30 кг. К применению рекомендуется брус с размерами 50х150 мм. Некоторые особенности крепления верхних концов стропил связаны с обеспечением вентиляции металлической кровли для предупреждения появления конденсата.
Шиферная кровля – это для многочисленных зданий оптимальное решение, несмотря на то, что этот материал признан вредным и запрещен к применению в европейских странах.
Рекомендации к установке стропил для кровельного покрытия из волнистого шифера типовые: их ставят в промежутках от 600 до 800 мм, могут быть 50х100 или 50х150 мм.
Для кровельного покрытия из ондулина предлагается выполнять по рекомендациям, действующим для шиферной кровли. Современный инновационный материал ондулин внешне похож на шифер, но легче последнего раз в пять.
Определение межстропильного расстояния для многоскатных (шатровых) крыш производится отдельно для каждого ската. Для строений, у которых «коробка» собрана из бревен или бруса, нижний конец стропилин крепится непосредственно к верхней части наружной несущей стены, а не к специальному брусу, проложенному по периметру верхней части здания (мауэрлату). Такой способ монтажа делает особенно высокой цену ошибки при определении шага стропил, так как устранить подобную ошибку бывает весьма сложно.
Для таких крыш несущие конструкции для кровли обычно выполняются из деревянного бруса. Шаг стропил для ската длиной не более 15 м может быть выбран в пределах от 800 до 1000 мм. Для мансард со скатами длиной более 15 м рекомендуется применять стропила-фермы из металла.
Необходимо заметить, что для всех видов крыш при определении шага стропил следует учитывать наличие существующих вертикальных конструктивных элементов здания, проходящих через чердак и кровлю. К таким элементам относятся печные трубы и воздуховоды. При совпадении расчетной точки установки фермы с местом прохождения существующей трубы или других элементов здания, перенос которых на другую часть чердака невозможен, следует соответственно изменить план размещения стропил.
Если изменение указанного плана по какой-то причине нецелесообразно, рекомендуется стропилину, совпавшую по месту с элементом здания, устроить так, чтобы она прерывалась в месте прохождения трубы. Причем концы этой фермы, обрезанные перед пропускаемой трубой и после нее, должны опираться на соответствующие перемычки, соединяющие соседние стропилины.
Нужно иметь в виду, что узлы такого «перехвата» фермы следует выполнить с необходимой надежностью и качеством, позволяющим соответствовать расчетной надежности несущей конструкции кровельного покрытия.
Следует отметить, что установка стропил – это часть целого комплекса весьма серьезных и очень важных строительных работ по устройству крыши здания. Являясь конструктивным элементом несущей системы кровельного покрытия здания, стропила указываются в плане проекта крыши, который отражает результаты расчетов различных возможных нагрузок.
Такие расчеты должны учитывать всевозможные факторы, оказывающие влияние на проектируемое строение в комплексе:
И другие столь же важные данные, без учета которых построенное здание и его крыша могут не выдержать разнообразных нагрузок.
Поэтому, чтобы не иметь в результате неумелых действий огорчительных последствий, лучше доверить вопросы, связанные с проектированием и строительством зданий, специалистам-профессионалам, имеющим необходимые опыт и знания. Хотя бы в той части, которая касается расчетов нагрузки на стропильные конструкции.
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.
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.
Насколько существенны недостатки односкатной стропильной системы? Увы, они есть, и с ними тоже приходится считаться:
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.
Принцип расположения стропил – параллельно друг другу с определенным шагом, с необходимым углом уклона ската – общий, но достигаться это может различными способами.
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.
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
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.
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.
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.
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
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
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.
Перед монтажом стропильной системы возникает вопрос, с каким шагом ставить балки перекрытия. Правильно рассчитать расстояние между стропилами значит предотвратить впоследствии деформацию или даже разрушение каркаса кровли. Прочитав статью до конца, читатели узнают, какое должно быть расстояние между стропилами для различного вида кровли и как правильно произвести расчет.
Еще на этапе проектирования дома из дерева нужно произвести все расчеты нагрузок. Это относиться и к стропильной системе. Особенно важно это в деревянном домостроении, так как зачастую вместо мауэрлата используется верхнее звено. Исправить ошибки в такой конструкции впоследствии сложно. Для правильного расчета расстояния между балками существует методика.
Пролет каркаса крыши под строительство дома из бруса стандартно превышает 1 м, а самое маленькое допустимое значение это 60 см, такие показатели указаны в ГОСТах (см.рис.). Правильно рассчитать длину стропил их шаг можно следующим вариантом:
С помощью рулетки замеряется длина ската крыши, результат делят на размер шага каркаса крыши. Например, если расстояние между стропилами 1 м, значит делить нужно на 1, если 70 см, то на 0,7. Полученную цифру суммируют с 1 и округляют до ближайшего большего числа. Так можно определить количество балок для одного ската крыши.
На полученный результат нужно разделить длину будущего ската. В результате получится расстояние между каждой стропилом.
Для примера рассмотрим крышу, скат которой равен 25,5 м и шагом в 0,6 м. Высчитывать нужно следующие показатели: 25,5:0,6=42,5, к 42,5+1=43,5. Эту цифру округляем до ближайшего большего целого, получаем 44. Это количество стропильных балок на 1 скат будущей крыши.
Теперь высчитываем пролет между стропилами: 25,5:44=0,58 м. Получается, ставить ноги каркаса нужно через 58 см. Так можно легко рассчитать шаг любого каркаса крыши односкатной или сложной, без учета кровли. Но профессионалы рекомендуют свои расчеты под определенный вид кровли.
Так как каждый ковочный материал имеет свои характеристики и особенности. Среди самых распространенных можно отметить:
Размер шага для самых распространенных типов покрытия рассмотрим ниже.
Зависти расстояние между балками крыши от размера листа которые имеет профнастил. Шаг балок каркаса крыши под профнастил стандартно берется не меньше 60 см и не более 90 см.
Если это расстояние больше, то между стропильными балками крепятся доски с большим сечением. Сечение стропильных ног под профнастил выбирается 50х100 или 150 мм.
Самое важное при что нужно учесть собираясь крепить профнастил это обрешетка. Делают ее из доски сечением 30х100мм, монтировать нужно с пролетом от 50 см. Зависит это от марки и толщины которые имеет профнастил и наклона крыши.
Так крыша в 15º профнастил марки С 10 монтируется на сплошную обрешетку, профнастил С 21 монтируется на обрешетку с пролетом 30 см. Самый крупный профнастил С 44 монтируют на обрешетку с шагом от 50 см, до 1 м. При этом перед креплением обрешетки нужно продумать свободный проход дымохода, вентиляционной вытяжки и т.п.
Специфика монтажа стропильной системы для укладки керамической черепицы связанно с весом этой кровли. Изготавливают керамическую черепицу из глины, и эта кровля имеет вес больше чем у металлочерепица в 9-10 раз. Расчет нагрузки на стропильную систему у керамической черепицы равен 40-60 кг/м 2 .
Изготавливают балки для стропильной системы крыши под керамическую черепицу только из просушенного материала. Сечение подходит 50х150 или 60х180 мм. Стандартное расстояние между стропильными ногами при кровле черепицы 80-120 см. Зависит пролет от того какой уклон имеет крыша. При угле в 15º пролет между стропилами равен 80 см, при 750 через 1 м 30 см.
При вычислении шага нужно учесть длину балки. Взяв максимальную длину расстояние между стропилами минимально. И, напротив, при минимальной длине стропил шаг максимален.
При укладке керамической черепицы важно учитывать, что по крыше нужно будет передвигаться. Максимально безопасный шаг стропильных ног для такого передвижения 80 см.
Важно при укладке керамической черепицы это рассчитать пролет обрешетки. Это расстояние напрямую связано с размерами кровельного материала. Стандартный лист черепицы имеет длину 40 см. Укладка происходит внахлест от 50 до 90 мм. Рассчитывая шаг обрешетки, из длины черепицы вычитается размер нахлестав. В результате выходит шаг в 305-345 мм.
Для односкатной крыши под строительство дома из профилированного бруса сделать расчет не сложно. Если крыша сложной много скатной формы, то каждое расстояние между стропилами просчитывается на шаг обрешетки отдельно. Закрепив шнур на противоположной стороне ската кровли легко можно выполнить разметку рядов.
Металлочерепицу используют чаще, чем керамическую или профнастил. Внешне кровля напоминает керамическую черепицу, но в отличие от него легче монтируется и более легкая.
Весит металлочерепица от 35 кг/м 2 кровли. Это дает возможность облегчить конструкцию стропила и использовать балки меньшего сечения. Шаг между стропильными ногами каркаса крыши при этом увеличивается и равен ль 60 до 90 см. Брус используют сечением 50х150 мм.
Для создания вентилируемого пространства в балках под кровлей просверливают дыры диаметром в 12-13 мм.
Конструкция каркаса крыши под металлочерепицу мало чем отличается от профнастила или керамической черепицы. Но есть своя небольшая особенность: опора сверху крепиться на коньковый прогон сверху, а не сбоку как в остальных случаях. Так под металлической черепицей появиться вентилируемый зазор, который исключит скопление конденсата.
Ондулин это мягкая кровля применяемая под строительство дома из клееного бруса или из другого материала. Выпускают ондулин в форме листов, внешне напоминает крашеный шифер, но легкий. Этот материал отлично подходит для деревянных домов как малоэтажных, так и больших.
Стропильные балки под ондулин ставят с расстоянием не менее 60 см, максимально 90 см. Для стропильной системы используют брус из хвойных пород древесины сечением 50х150 или 50х200 мм. Меньшее сечение не обеспечит достаточной прочности стропильным прогонам.
Обрешетку на стропила ставят из материала сечением 40х50 мм с шагом в 60 см. Этого вполне достаточно для крепления листов ондулина с нахлестом в 30 см. Крепится ондулин специальными гвоздями, которые продают в комплекте.
Шифер редко используют для покрытия крыш современных домов. Но в дачном строительстве и хоз. постройках этот материал незаменим. Он имеет низкую стоимость и легко монтируется.
Стропила под шифер
Стропильные ноги под шифер используются сечением 50х100 или 50х150 мм. Шаг крепления между стропилами не меньше 60 см и не более 80 см.
Обрешетку под шифер делают из брусков 50х50 мм или широкой доски 30х100 мм. Обрешетку стелют с шагов в зависимости от ската крыши. Для крутой односкатной крыши он равен 45 см. Расход получается 4 бруска на 1 лист шифера. Для пологой односкатной или двухскатной крыши 63-65 см, так расход уменьшается до 4 брусков на лист.
Отличается шаг стропильной системы под шифер конструкцией крыши. Для хоз. построек не редко монтируют односкатную.
От того какой формы крыша зависит нужен ли при монтаже запас прочности. А от этого напрямую зависит расстояние между балками стропил.
Односкатная кровля более прочная и простая в сборке. Толщину стропил подбирают в зависимости от вида древесины, ее прочности и специфики, которую имеет та или иная конструкция. Шаг между ними может быть 60-140 см. Так же при расстоянии учитывается, будет ли утепляться конструкция. Если да, то шаг должен соответствовать ширине утеплителя.
Толщину стропильных балок нужно высчитывать в зависимости от ската крыши. Для небольшого наклона в 15-20º можно использовать материал сечением 50х100 мм. Для крутого ската в 45º нужны более прочные сечением в 50х150 мм.
Если выполнить расчет шага ноги каркаса односкатной или другого вида крыши не правильно, то крышу может увести, а от тяжести конструкции балки провиснут и погнутся. В таком случае простым ремонтам не обойтись, придется переделывать всю конструкцию. Поэтому так важно правильно рассчитать расстояние между ногами стропила, в зависимости от используемого материла кровли: профнастил, керамическая или металл черепица, ондулин или шифер и т.д.
Расстояние между стропилами – это основополагающий параметр, от которого зависит прочность и надежность конструкции крыши, срок ее службы, возможность использования тех или иных кровельных материалов.
Прочность и срок службы кровли зависят от многих факторов: качества строительных материалов, климатических условий, надежности обрешетки.
Но несущая конструкция крыши – это фундамент, на котором покоится вся конструкция.
Стропильная система должна быть точно просчитана, грамотно смонтирована и надежно защищена от разрушительного внешнего воздействия.
Стропильная система – это несущая конструкция всей крыши. Она состоит из стропильных ног, вертикальных стоек и наклонных подкосов.
Каждое стропило располагается на определенном расстоянии от следующего – это расстояние называется «стропильный шаг».
Именно от него зависят прочность кровельной конструкции, максимально допустимая нагрузка на квадратный метр и материалы, которые можно использовать для кровельных работ.
По ГОСТам минимальное допустимое значение стропильного шага составляет 60 см, среднее – превышает 1 м.
Для определения приблизительного шага можно воспользоваться следующей формулой: D/(D/m+1), где D – длина крыши от конька до конька, m – приблизительный стропильный шаг.
Все полученные результаты необходимо округлять до ближайшего большего целого. Очевидно, что такая формула служит исключительно для приблизительных расчетов.
Чтобы определить точный размер шага, необходимо принимать во внимание следующие факторы:
Помимо вышеперечисленных нагрузок, кровля должна выдерживать вес, по меньшей мере, одного взрослого человека, чтобы в случае ремонта или установки антенны монтажник мог без опасений взобраться на крышу.
Если вы планируете установку дымоходной трубы, то ее местоположение необходимо изначально включить в расчеты, чтобы в будущем не потребовалось снимать часть кровли и устанавливать дополнительные точки опоры.
Для односкатной крыши возвести стропильную систему достаточно просто. Чаще всего стропила укладывают прямо на венец, без использования дополнительных опор и поддерживающих конструкций.
Именно поэтому максимальный угол наклона односкатной крыши ограничен 30 градусами: отсутствие дополнительных несущих конструкций и поддерживающих балок означает, что вся нагрузка ложится на стены здания и фундамент.
Оптимальный угол наклона – 15 – 25 градусов. Максимально допустимая длина пролета стропил не достигает и 6 м.
При возведении односкатной крыши обязательно учитывайте направление ветра и возможную дополнительную нагрузку от веса скопившегося на крыше снега.
Для домов, расположенных в регионах с сильными ветрами и малым количеством осадков, можно подгадать такой угол склона, при котором кровля очищается от снега за счет порывов ветра.
Двускатная крыша – это система из двух наклонных скатов, соединенных коньком. Одним из основных преимуществ такой конструкции является возможность более равномерного распределения нагрузки между стропильной системой и несущими стенами здания.
Кроме того, двускатный каркас позволяет опереть стропила друг на друга, что придает ему дополнительную прочность.
Общая прочность кровельной конструкции возрастает при приближении угла ската к 45 градусам. Именно такой наклон считается оптимальным для регионов с обильными осадками.
При повышении угла наклона, с одной стороны, значительно увеличивается устойчивость, поэтому можно брать больший стропильный шаг.
С другой стороны, повышается парусность крыши, поэтому для ветреных регионов оптимальный угол наклона не превышает 20 градусов.
Несмотря на появление большого выбора современных кровельных материалов, классический вариант – шифер – до сих пор пользуется большой популярностью, в основном из-за дешевизны и легкости монтажа.
Расстояние между стропилами крыши под шифер вычисляют с учетом особенностей материала: шифер достаточно хрупкий, но в то же время способен выдерживать большие весовые нагрузки.
Допустимый диапазон стропильного шага под шифер – от 80 см до 1,5 м. Чаще всего используют усредненную длину шага, 120 см.
Поскольку сам по себе шифер весит достаточно много, материал для несущей конструкции нужно выбирать прочный, например, брусья с сечением не менее 75 мм на 150 мм.
Длина стропильного шага и толщина обрешетки взаимосвязаны: чем более прочную обрешетку вы планируете установить, тем меньше шаг, и наоборот.
Лист шифера имеет стандартную длину в 175 мм, шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист шифера имел не менее трех точек опоры (одну по центру листа и две ближе к краям).
Шаг обрешетки зависит от градуса уклона крыши: для пологой одно- или двухскатной крыши достаточно 63 – 67 см. Минимальный промежуток для крутой крыши составляет 45 см.
Точную длину стропильного шага под шифер вы сможете установить, только произведя точные замеры и рассчитав общий вес всех кровельных материалов.
Не забудьте учесть метеоусловия (возможность скопления снега, сильные порывы ветра) и нагрузку дополнительного оборудования (антенны или дымоходной трубы). Если на чердаке будет обустроена мансарда, то учтите вес утеплителей.
Металлочерепица – это один из самых популярных кровельных материалов на рынке. Она неприхотлива в обращении, долговечна, красиво смотрится.
Кроме того, металлочерепица – один из самых легких кровельных материалов (всего 35 кг на квадратный метр), ее можно укладывать на достаточно легкую опору, снижая тем самым нагрузку на стены здания и фундамент.
Среднее расстояние между стропилами под металлочерепицу составляет 60 – 95 см для двухскатной крыши с наклоном 20 – 45 градусов.
Размер брусьев выбирают с учетом утеплительных и гидроизоляционных материалов. Для простой кровли из металлочерепицы достаточно сечения в 50 – 150 мм.
Но в большинстве случаев для создания мансардной крыши под металлочерепицу придется уложить утеплитель толщиной в 150 – 200 мм.
С учетом веса утеплителя стропильная система должна быть более прочной, рекомендованный размер брусьев возрастает до 200 мм на 50 мм.
При расчете расстояния между стропилами учитывайте не только длину листов металлочерепицы, но утеплителя.
При правильном расположении стропил вы сможете значительно сэкономить на лесоматериалах.
Не забывайте и об особенностях монтажа крыши из металлочерепицы: этот материал плохо пропускает воздух, в результате чего под крышей часто скапливается конденсат.
Закрепите верхнюю опору стропильной системы на коньковый прогон вместо боковой части. Это позволит создать небольшую воздушную прослойку, повысит вентилируемость и поможет уберечь кровлю от разрушительной влаги.
Отличительная особенность профнастила – это легкость и жесткость, поэтому, как и в случае металлочерепицы, требования к стропильной системе не столь высоки.
Расстояние между стропилами под профнастил должно быть в диапазоне от 60 см до 120 см. Оптимальное сечение стропильной ноги зависит от пролета между опорами.
Так, для пролета в 3 м выбирают брус размером 40 мм на 150 мм, для пролета в 5 м – размером 50 мм на 180 мм.
Какое расстояние допустимо между стропильными ногами, зависит напрямую от сечения брусьев: чем больше стропильный шаг, тем более прочный материал необходимо использовать для стропил. При выборе шага более 80 см увеличьте толщину брусьев на 20 – 25 %.
Не забывайте учитывать вес обрешетки под профнастил. Расстояние между стропилами односкатной крыши в 60 см потребует обрешетки с минимальным сечением брусьев 25 мм на 100 мм.
При стропильном шаге, равном 80 см, – 30 мм на 100 мм и т. д. Важную роль играет и угол наклона крыши: при скате менее 15 градусов под профнастил рекомендовано укладывать сплошную обрешетку, которая значительно тяжелее разреженной.
Поскольку оба обладают относительно малым весом, опорная конструкция может быть достаточно легкой, что снижает нагрузку на несущие стены и фундамент здания.
Чем выше градус наклона, тем большее расстояние между стропилами допускается.
На двускатную крышу с уклоном менее 10 градусов рекомендуется устанавливать сплошную обрешетку, что повышает нагрузку кровельную конструкцию.
В таком случае лучше использовать более толстый брус размером 40 мм на 50 мм, а стропильный шаг свести к минимуму (60 см).
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.
