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:

• вес материалов самой стропильной системы;
• вес кровельного материала;
• вес элементов кровельного пирога, если крыша делается утепленной;
• вес внутренней отделки потолка мансарды.

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.

На чем основываются расчеты?

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

Расстояние между стропилами односкатной крыши

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):

Примерный расчет

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:

• Измеряется длина ската крыши. После этого полученную величину делят на выбранный показатель шага между стропилами.
• Потом к полученному значению плюсуется единица и округляется в большую сторону, чтобы получить целое число. Так получают количество необходимых стропильных ног для данной длины одного ската крыши.
• После этого вся длина ската крыши делится на полученное целое число (количество стропильных ног) и в результате получают расстояние между осями будущих стропил, что и называется шагом стропил.
• Ось должна проходить по центру стропила. Однако для разного вида кровельного покрытия шаг стропил может меняться, также он меняется в зависимости от угла уклона скат кровли.

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.

Стропила для керамической черепицы

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.

• Если в конструкции стропильной системы предполагается устраивать затяжку стропил, то ее сечение следует увеличить.
• Сами стропила должны быть сделаны из сухой здоровой древесины, их сечение должно быть 50х150 или 60х180 мм.
• Шаг стропил, делается в диапазоне 0,8 -1.3 м для покрытия из керамической черепицы, а точное его определение зависит от угла уклона скатов.

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.

Стропила для крыши из металлочерепицы

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.

Двускатная крыша образуется на базе каркаса, сочетающего в себе элементарность устройства и непревзойдённую надёжность. Но этими достоинствами костяк кровли в два прямоугольных ската может похвастаться только в случае тщательной подборки стропильных ног.

Параметры стропильной системы двускатной крыши

К расчётам стоит приступать, если вы понимаете, что стропильная система двускатной кровли - это комплекс треугольников, самых жёстких элементов каркаса. Они собираются из досок, размер которых играет особую роль.

Длина стропил

Определить длину прочных досок для стропильной системы поможет формула a²+ b²= c², выведенная Пифагором.

Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши

Параметр «a» обозначает высоту и выбирается самостоятельно. Он зависит от того, будет ли подкровельное пространство жилым, также имеет определённые рекомендации, если планируется мансарда.

За буквой «b» стоит ширина здания, разделённая надвое. А «c» представляет собой гипотенузу треугольника, то есть длину стропильных ног.

Допустим, что ширина половины дома равна трём метрам, а крышу решено сделать высотой два метра. В этом случае длина стропильных ног будет достигать 3,6 м (c=√a²+b²=4+√9=√13≈3,6).

К цифре, полученной из формулы Пифагора, следует приплюсовать 60–70 см. Лишние сантиметры понадобятся, чтобы вынести стропильную ногу за стену и сделать необходимые запилы.

Шестиметровое стропило - самое длинное, поэтому подходит в качестве стропильной ноги

Максимальная длина бруса, используемого в качестве стропильной ноги, – 6 м. Если требуется прочная доска большей длины, то прибегают к приёму сращения - прибиванию к стропильной ноге отрезка от ещё одного бруса.

Сечение стропильных ног

Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:

• 10х10 или 15х15 см - для бруса мауэрлата;
• 10х15 или 10х20 см - для стропильной ноги;
• 5х15 или 5х20 см - для прогона и подкоса;
• 10х10 или 10х15 см - для стойки;
• 5х10 или 5х15 см - для лежня;
• 2х10, 2,5х15 см - для обрешётин.

Толщина каждой детали несущей конструкции кровли обусловливается нагрузкой, которую ей предстоит испытывать.

Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги

На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:

Наиболее существенно на сечении стропильных ног сказывается шаг стропил. Увеличение расстояния между брусьями влечёт за собой усиление давления на несущую конструкцию кровли, а это обязывает строителя использовать толстые стропильные ноги.

Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага

Переменное воздействие на стропильную систему

Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.

Время от времени и с разной интенсивностью на несущую конструкцию крыши воздействуют ветер, снег и атмосферные осадки. В общем, скат кровли сравним с парусом, который под напором природных явлений может порваться.

Ветер стремится опрокинуть или приподнять крышу, поэтому важно произвести все расчёты правильно

Переменная ветровая нагрузка на стропила определяется по формуле W = Wo × k x c, где W - это показатель ветровой нагрузки, Wo - значение ветровой нагрузки, характерной для определённого участка России, k - поправочный коэффициент, обусловливаемый высотой сооружения и характером местности, а c - аэродинамический коэффициент.

Аэродинамический коэффициент может колебаться в рамках от -1,8 до +0,8. Минусовое значение характерно для поднимающейся крыши, а плюсовое - для кровли, на которую ветер давит. При упрощённом расчёте с ориентацией на улучшение прочности аэродинамический коэффициент считают равным 0,8.

Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома

Нормативное значение ветрового давления узнают по карте 3 приложения 5 в СНиП 2.01.07–85 и специальной таблице. Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, тоже стандартизован.

Таблица: нормативное значение ветрового давления

Таблица: значение коэффициента k

На ветровой нагрузке отражается не только местность. Большое значение имеет зона расположения жилья. За стеной из высоких зданий дому почти ничего не грозит, но на открытом пространстве ветер может стать для него серьёзным врагом.

Снеговая нагрузка на систему стропил вычисляется по формуле S = Sg × µ, то есть вес снежной массы на 1 м² умножается на поправочный коэффициент, на значении которого отражается степень наклона кровли.

Вес снегового пласта указан в СНиП «Стропильные системы» и определяется типом местности, где построено здание.

Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом

Поправочный коэффициент, если скаты кровли кренятся менее чем на 25°, приравнивается к единице. А в случае наклона крыши на 25–60° этот показатель уменьшается до 0,7.

Когда крыша наклонена более чем на 60 градусов, снеговую нагрузку сбрасывают со счетов. Всё-таки с крутой кровли снег скатывается быстро, не успевая оказать негативного влияния на стропила.

Постоянные нагрузки

Нагрузками, воздействующим беспрерывно, считают вес кровельного пирога, включая обрешётку, утеплитель, плёнки и отделочные материалы для обустройства мансарды.

Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила

Вес кровли - это сумма веса всех материалов, использованных при строительстве крыши. В среднем он равен 40–45 кг/м.кв. По правилам на 1 м² стропильной системы не должно приходиться более 50 кг веса кровельных материалов.

Чтобы в прочности стропильной системы совсем не осталось сомнений, к расчёту нагрузки на стропильные ноги стоит добавлять 10%.

Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²

Количество брусьев

Сколько стропил понадобится для обустройства каркаса двускатной кровли, устанавливают, разделив ширину крыши на шаг между брусьями и прибавив к полученному значению единицу. Она обозначает добавочное стропило, которое потребуется поставить на край кровли.

Допустим, между стропилами решено оставлять по 60 см, а длина крыши составляет 6 м (600 см). Получается, что необходимо 11 стропил (с учётом добавочного бруса).

Стропильная система двускатной крыши - это конструкция из определённого количества стропил

Шаг брусьев несущей конструкции кровли

Чтобы определить расстояние между брусьями несущей конструкции кровли, следует обратить пристальное внимание на такие моменты, как:

• вес кровельных материалов;
• длина и толщина бруса - будущей стропильной ноги;
• градус наклона кровли;
• уровень ветровой и снеговой нагрузок.

Через 90–100 см стропила принято располагать в случае выбора лёгкого кровельного материала

Нормальным для стропильных ног считается шаг в 60–120 см. Выбор в пользу 60 или 80 см делают в случае строительства кровли, наклоненной на 45˚. Таким же маленьким шаг должен быть при желании покрыть деревянный каркас крыши тяжёлыми материалами вроде керамической черепицы, асбоцементного шифера и цементно-песчаной плитки.

Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения

Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши

Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.

При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:

1. По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr - это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A - расстояние между стропилами в метрах, а Q - суммарная нагрузка в кг/м².
2. Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
3. Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H - это высота сечения в см, Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B - ширина сечения см, Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt - это квадратный корень.
4. Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B - ширину сечения (см), а H - высоту сечения (см).
5. Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.

Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)

Пример расчёта несущей конструкции

Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м. В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².

Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.

Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:

1. Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м - распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
2. H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
3. H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
4. 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
5. 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
6. H ≥ (примерная высота сечения стропила).

В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).

Эта величина вполне соответствует показателю прогиба в нормативных документах, и это доказывается неравенством 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1. Подставив в него значения (3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³), получится обнаружить, что 0,61 < 1. Можно сделать вывод: сечение пиломатериала выбрано верно.

Видео: подробный расчёт стропильной системы

Расчёт стропильной системы двускатной крыши - это целый комплекс вычислений. Чтобы брусья справились с возлагаемой на них задачей, строителю нужно безошибочно определить длину, количество и сечение материала, узнать нагрузку на него и выяснить, каким должен быть шаг между стропилами.

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.

Шаг стропильной ноги в зависимости от материала

Так как каждый ковочный материал имеет свои характеристики и особенности. Среди самых распространенных можно отметить:

1. Профнастил. Имеет различную толщину и форму тропецевидного изгиба. Стоит от 120 руб.
2. Керамическая черепица. Дорогостоящий материал от 670 руб. Имеет 12 цветовых вариантов.
3. Металлочерепица. Это более дешевый материал в отличие от керамического и стоит от 320 руб.
4. Ондулин. Мягкая кровля шумоизолирует дом от дождя, града и т.п. Стоит от 340 руб.
5. Шифер. Самый экономичный вариант от 90 руб.

Размер шага для самых распространенных типов покрытия рассмотрим ниже.

Шаг стропильных балок под профнастил

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.

Шаг стропильных балок под керамическую черепицу

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.

Особенности каркаса крыши под металлочерепицу

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.

Особенности стропильных ног под ондулин

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.

Особенности стропильной системы под шифер

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.

Особенность размера между стропильными балками у односкатной и двускатной крыши

От того какой формы крыша зависит нужен ли при монтаже запас прочности. А от этого напрямую зависит расстояние между балками стропил.

Односкатная стропильная система

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.

Двускатная стропильная система

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.

В строительстве дома важно, чтобы каркас крыши и ее стропильная конструкция были надежными. Для этого необходимо знать оптимальные размеры промежутка между стропилами. Как правильно провести расчеты для стропильной системы двухскатной крыши с учетом различных кровельных материалов, расскажут наши специалисты в данной статье.

Как правильно рассчитывать расстояние между стропилами (для двухскатной крыши)

Расстояние под различные кровельные материалы

Специалисты советуют: определяя шаг между стропильными опорами, учитывайте кровельный материал, из которого будет создаваться кровля двухскатной крыши. Рассмотрим наиболее распространенные варианты покрытий кровли, подходящих для частных жилых домов.

1. Профнастил – для этого кровельного материала нужное нам расстояние цифровому показателю от 60 до 90 сантиметров (при увеличении шага хотя бы до одного метра, придется устанавливать дополнительные поперечные доски с большим сечением – 5 × 10 см). При этом под профнастил понадобится произвести монтаж обрешетки, которая обеспечит возможность крепления обязательных вертикальных составляющих – дымохода, вентиляционной системы.
2. Керамическая черепица – кровля из такого материала имеет достаточно тяжелый вес, поэтому и нагрузка на стропильную систему будет выше, чем при покрытии кровли профнастилом. Соответственно, и расстояние, которое мы рассчитываем, будет другим: от 80 сантиметров до 1 метра 30 сантиметров. Но в этом варианте еще и учитывается крутизна уклона кровли (если угол наклона 15 градусов, то промежуток будет минимальным – 80 см, при 75 градусах – 130 см).
3. Металлочерепица – данный кровельный материал легче предыдущего и продается сразу в листовом виде, поэтому снижается толщина составляющих стропильной системы, а, следовательно, снижается и расстояние между элементами в ней. Для стропильного материала с сечением 15 × 5 сантиметров промежуток должен подбираться от 60 сантиметров до 95 сантиметров. Такое расстояние позволит качественно утеплить чердачное помещение (для этого необходимо материал утеплителя разместить прямо между стропилами). Особенность монтажа стропильной конструкции под металлочерепицу заключается в том, что опоры устанавливаются сверху на коньковый прогон (обычно их монтаж производиться на коньковый брус сбоку). Но в этом случае не стоит забывать и о вентиляционных отверстиях около верхней кровли.
4. Ондулин – этот материал называют «еврошифером», и он прекрасно подходит для кровли частных жилых домов. Для стропильной конструкции под ондулин используют стропила из досок 5 × 20 сантиметров, что обеспечивает некоторый запас прочности (при этом учитываются и стропильные прогоны). Расстояние между такими стропильными досками стандартное – от 60 до 90 сантиметров, а деревянный брус для обрешетки должен быть сечением 4 × 5 см, с межосевым шагом в 60 см.
5. Шифер – это один из самых распространенных в нашей стране кровельных материалов, под него стропила следует подбирать с сечением 5 × 10 / 5 × 150 сантиметров. Расстояние между ними будет немного в меньшем диапазоне – 60-80 см. Обрешетка из деревянного бруса имеет свой промежуток между элементами, который напрямую зависит от угла уклона ската кровли: при маленьком уклоне – от 45 см, при большем – от 60 см.

Таким образом, общие цифровые показатели для определения расстояния между стропилами (в зависимости от материала кровли) будут колебаться в следующих пределах: минимум составляет 60 см, а максимум – 130 см. Если вы сами не можете определиться с выбором такого цифрового показателя, то следует обратиться к квалифицированным специалистам за помощью.

Кровельная конструкция – один из главных ограждающих элементов здания, к качественным характеристикам которого предъявляются достаточно жёсткие требования.

Одним из наиболее распространенных материалов для обшивки крыши является металлическая черепица, которая изготавливается из тонких стальных, алюминиевых или медных листов.

Сверху элементы оснащаются полимерным покрытием, которое защищает металл от агрессивных внешних воздействий.

Внешне металлочерепица похожа на керамическую, однако она более прочная. Этот материал применяется для покрытия скатных кровель, уклон которых должен быть не меньше 14 градусов .

Это сборная каркасная конструкция крыши , состоящая из множества деревянных или металлических деталей. Она опирается на несущие стены , являющиеся надежным основанием для всех вышележащих элементов. Стропильная система служит своеобразным скелетом, на основании которого производится , — и крыши, а также укладка кровельного финишного кровельного слоя.

Стропильная система

Составные элементы стропильной крыши, и их основные характеристики:

• Мауэрлат. Брус из хвойной породы, который является связующим элементом между стропилами и нижележащими конструкциями. Имеет квадратное поперечное сечение со стороной 100 или 150 мм. Мауэрлат укладывается вдоль несущей стены по всей ее длине. При помощи мауэрлата нагрузки от кровли равномерно распределяются по всему зданию.
• Лежень. Брус, имеющий квадратное сечение аналогичное мауэрлату. Он укладывается поперечно несущим стенам, так как служит для перераспределения нагружения от кровельных стоек.
• Стропильная нога. Из этих элементов создается основная треугольная конструкция кровли, испытывающая всю тяжесть внешних атмосферных воздействий (дождь, ветер, снег, град и т.д.).
• Стойка. Вертикальные связующие элементы, распределяющие сжимающие нагрузки от конькового узла по всей площади несущих стен. Выполняются из квадратных брусьев, длина ребра которых определяется расчетом.
• Затяжка. Является завершающим горизонтальным элементом треугольника из стропильных ног, не позволяющий им расползтись под давлением внешних нагрузок и собственного веса крыши. Используется в системах с висячими стропилами.
• Подкосы. Воспринимают и перераспределяют изгибающие нагрузки от конькового узла.
• Обрешетка. Состоит из досок, брусков или фанерных листов (в случае последующей укладки битумной черепицы), которые располагаются относительно стропильных ног под прямым углом, являясь при этом дополнительным жетсткостным элементом.
• . Место стыка двух скатов крыши.
• Свес. Кровельный элемент, выступающий за несущие стеновые конструкции на расстояние около 0,4 м. Его назначение – ограничить проникновение влаги к стенам.
• Кобылки. Эти элементы присоединяются к концам стропил в случае, если они имеют недостаточную длину для организации свеса.

Разновидности скатных крыш

В зависимости от количества наклонных плоскостей, кровельные конструкции можно разделить на:

В частном домостроении чаще всего применяется вариант двухскатной кровли , так как он имеет ряд преимуществ. К ним можно отнести:

1. Практичность. Двухскатная кровля обладает значительным углом наклона, благодаря которому дождевая вода не скапливается на ее поверхности, а снеговая и ветровая нагрузка распределяются наиболее оптимально.
2. Простота устройства и эксплуатации. Сборка и стыковка двух скатных элементов производится значительно проще, чем у сложных кровельных конструкций. К тому же, ремонт такой крыши будет также несложным.
3. Эстетичность. Кровля с двухскатной конструкцией органично пишется в окружающую инфраструктуру.
4. Надежность (если осуществлен правильно).
5. Демократичная цена составляющих материалов.

Виды скатных крыш

Двускатная крыша — стропильная система под металлочерепицу

Каркас из стропил под двухскатную крышу из металлочерепицы не имеет существенных отличий от конструкций с другими укрывающими кровельными материалами.

Но, ввиду того, что металлические тонкие листы имеют малый удельный вес , стропила будут испытывать меньшую постоянную нагрузку.

Это позволяет уменьшить значение их поперечного сечения, за счет чего удастся значительно сэкономить на покупке деревянных материалов.

Для кровли под металлочерепицу оптимальный угол наклона должен составлять не менее 14 градусов.

Для кровли с двумя скатными элементами применяются следующие варианты обустройства каркаса:

Наслонные стропила под металлочерепицу.

В этом случае 2 несущие стропильные ноги скрепляются между собой при помощи лежня (горизонтально) и стойки (вертикально). Лежень укладывается параллельно мауэрлатному элементу, принимая при этом на себя часть силовых воздействий. Стропильная система под металлочерепицу воспринимают на себя только изгибающие нагрузки , что значительно влияет на подбор расчетного поперечного сечения. Такая система может применяться для зданий с большими и малыми пролетами.

Виды стропил

Висячие стропила.

В отличие от наслонных систем, в таком варианте две стропильные ноги скрепляются между собой только в коньковом узле . При этом возникают существенные распирающие усилия на несущие элементы, что ограничивает применение висячих стропил только для зданий с пролетом не более 6 м. В некоторых случаях встречается установка дополнительного связующего элемента – затяжки, принимающего на себя часть распорных нагружений.

Они могут быть выполнены из дерева или метала, а также устанавливаться внизу (выполняют роль несущей балки) или вверху треугольной конструкции. Стоит учесть, что чем выше располагается затяжка, тем большие усилия она будет воспринимать.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Для обеспечения качественной работы затяжки необходимо позаботиться о надежности скрепления с несущими стропильными ногами.

Комбинированный вариант

Используется для создания оригинальной кровельной конструкции. Включает в себя элементы как висячей, так и наслонной системы.

Как рассчитать угол наклона стропил?

Для осуществления двухскатной крыши нужно знать несколько геометрических значений здания , а именно:

• Половина ширина пролета — L;
• Расстояние от несущей стены до конька крыши (или высота опорной стойки) – H.

Стандартная формула: α = arctg(L/H)

Где α – искомый угол наклона кровли.

Зная это значение можно вычислить длину несущей стропильной ноги:

l = H/sinα.

Где l – длина стропильного элемента.

Угол наклона стропил

Как рассчитать нагрузку?

Для осуществления правильного подбора деталей каркаса крыши необходимо рассчитать значения временной и постоянной нагрузки , действующих на ее конструктивные элементы.

Постоянная нагрузка включает в себя вес всех элементов , а также масса самих несущих элементов и обрешетки.

В состав временных вариантов нагружения входят силовые воздействия от ветра, снегового покрова, дождевых масс, а также вес человека (для учета вариантов последующего ремонта).

Расчет постоянной нагрузки

Вес кровельного пирога.

Определяется путем сложения масс всех его элементов, а именно паро-, гидро- и теплоизоляции, а также кровельного настила из металлочерепицы. При этом вес одного погонного метра (можно найти в нормативной документации) умножаются на значение его длины.

Вес стропильной системы.

Определяется путем сложения весовых значений обрешетки, чернового настила, а также несущего каркаса. Масса каждого элемента рассчитывается по формуле:

M = V * p ,

Где V – объем элемента, рассчитываемый в зависимости от геометрических характеристик поперечного сечения и длины элементы;

P – Плотность используемой древесины (зависит от породы).

Общая постоянная нагрузка= вес стропильной системы + вес кровельного пирога.

Расчет временного нагружения

Ведется в соответствии с нормативной документацией (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» или Еврокод «Воздействия на конструкции» часть 1-4).

Для определения значения ветрового воздействия конструкцию крыши условно разделяют по высоте на несколько частей. Для каждой из них рассчитывается значение ветровой нагрузки. Для получения общего ветрового давления их необходимо суммировать.

Формула для расчета:

Wm=Wo×k×c ,

Где Wm – значение ветровой нагрузки;

Wo – нормативное значение давления ветра, определяемое по картам районирования;

k – коэффициент давления ветра (определяется в зависимости от высоты по нормативной документации);

с – аэродинамический коэффициент (для двухскатной крыши – 0,8).

Определяется по формуле:

S = µ×So ;

Где So – нормативное значение снеговой нагрузки, определяемое по карте районирования.

µ — коэффициент, который определяется в зависимости от угла наклона крыши:

• Для α≤30 град. — µ=1
• Для α≥60град. — µ=0
• Для 30≤α≤60 град. — µ=0,033×(60-α)

Районы снеговой нагрузки

Как выбрать брус и рассчитать шаг стропил под металлочерепицу?

Определение значения поперечного сечения бруса стропильного элемента производится в несколько этапов.

Расчет нагрузки, распределенной на каждом погонном метре конструкции:

Qр = L×Q ;

L – Шаг стропил.

Значение L рассчитывается следующим образом:

Длину ската крыши делят на предполагаемый шаг конструкций (для удобства чаще всего принимают равным 1). Затем к полученному значению прибавляется 1. Полученное значение отражает количество стропил, которые нужно установить на одну скатную поверхность крыши. На последнем этапе определяется значение осевого расстояния между стропильными элементами, путем деления длины ската кровли на количество стропил.

Расстояние между стропилами под металлочерепицу — стандартный шаг составляет 0,6-0,95 м.

Шаг стропил

Затем определяемся с максимальным рабочим участком стропильной ноги (Lmax). Переходим к расчёту поперечного сечения. Для этого находим его высоту по формуле:

H ≥ 8.6*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α<30 град;

H ≥ 9.5*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α≥30 град;

Где b – ширина поперечного сечения,

r – значение нормативного сопротивления древесины к изгибающим нагрузкам (определяется по нормативной документации в зависимости от сорта древесины).

Для упрощения расчетов нужно пользоваться таблицей стандартизации стропильных элементов (ГОСТ 24454-80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры»).

При несоблюдении неравенства необходимо увеличить значение геометрических характеристик сечения и повторить расчет.

В чем отличие стропильной системы для холодной и теплой кровли?

Главным отличием этих двух кровель является система опирания стропильных элементов. В случае устройства теплого чердака главным опорным элементом служит мауэрлат, а также опорная балочная система. В холодной кровле стропила устанавливаются непосредственно на несущие стены .

Монтаж стропил под металлочерепицу

Все монтажные работы по устройству кровли ведутся на достаточно большой высоте. Чтобы свести к минимуму риск падений, а также значительно упростить высотные работы, можно собрать каркас несущей стропильной системы на земле .

Для этого необходимо создать шаблон из досок, по которому и будет осуществляться дальнейшая сборка.

Он изготавливается в несколько этапов:

• Доски подымаются над стенами здания, выравниваются, а затем скрепляются при помощи гвоздя.
• Выравнивают угол наклона досок в соответствии с проектом, путем их опускания и подъема. Элементы фиксируются.
• В результате должна получиться конструкция, напоминающая по форме будущую стропильную систему, выполненную в соответствии с расчетными геометрическими размерами крыши.
• Шаблон опускается на землю, в соответствии с ним чистовые элементы фиксируются между собой. Более подробно на видео ниже.

Затем следует позаботиться об установке опорного элемента – мауэрлата. Как говорилось ранее, он укладывается на несущие стены в продольном направлении. Крепление производится при помощи шпилек (на армопоясе или кладке) или с помощью катанки (для зданий с небольшой кровельной высотой).

ОСТОРОЖНО!

При использовании шпилечного соединения, связующие элементы не нужно наглухо замуровывать в стену. Они должны выступать из стены на 30-40 мм, так как на шпильки будет накручиваться гайка.

Следующим этапом будет создание конькового прогона , служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли. Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы.

Монтаж. Часть 1

После установки этих элементов можно осуществлять подъем и монтаж основного стропильного элемента, собранного по шаблону. Скрепление с мауэрлатом может осуществляться 2-мя способами:

Жестким соединением. Осуществляется при помощи уголков и брусов. Реже используются скрепление посредством запила на стропильных ногах, с последующей фиксацией гвоздями или скобами.

Особенности: помимо основного соединения необходимо осуществлять привязку стропил к стене при помощи анкеров или проволочной конструкции.

Скользящим. В его основе лежит создание шарнирного соединения. Его делают при помощи стыкования элементов с использованием запилов. Элементы соединяются металлической закладной деталью с отверстиями для болтов, или 2-мя гвоздями, которые нужно забивать под углом.

Осуществлять монтаж деревянных ферм нужно в определенной последовательности. Сначала устанавливаются крайние фермы, расположенные на торцах здания. Затем между ними натягивается шнур или веревка, с помощью которых проверяется вертикальность их установки. Далее под шнуром ведется дальнейшая установка стропильных конструкций в соответствии с заданным проектным шагом.

Монтаж. Часть 2

Создание кровли из металлочерепицы – довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков и набитой руки. Поэтому для осуществления правильного монтажа нужно как минимум работать под наблюдением грамотного специалиста.

Полезное видео

Видео-инструкция самостоятельной установки стропильных ног: