Сооружение крыши строения – важный этап в строительстве дома, при этом необходимо максимально точно просчитать шаг стропил, поскольку именно от этого будут зависеть надежность и срок службы кровли.
Если мастер не уделит внимания расчетам и установит стропила, ориентируясь только на собственный глазомер, то каркас получится либо слишком тяжелым, к тому же дорогостоящим, либо непрочным.
Общие правила расчета
Шагом стропил называют расстояние от одной до другой стропильной ноги. Считается, что такое расстояние задается в диапазоне от 60 см до 100 – 120 см (определяясь с оптимальной шириной, нужно принимать во внимание размеры гидроизоляционных материалов и утеплителя).
Точный шаг установки стропил для двускатной крыши можно рассчитать по следующей схеме:
- измеряем длину ската по карнизу крыши;
- делим данные замера на определенный шаг (определили шаг 1 м – делим на 1, если шаг 0,8 м – делим на 0,8 и т. д.);
- к полученному числу прибавляем 1;
- итог округляем (в сторону увеличения) – видим число стропил для установки на один скат двускатной крыши;
- длину ската делим на полученное число и получаем точный шаг между стропилами.
Например, длина ската кровли равняется 30,5 метра, учитывая ширину рулонов утеплителя и гидроизоляции, выбран шаг величиной 1 метр.
30,5 м/1 м = 30,5 + 1 = 31,5. Округление в большую сторону дает результат 32. На каркас для ската крыши потребуется 32 стропила.
30,5 м / 32 шт. = 0,95 см – величина расстояния (шага) между центрами стропил.
Однако данная формула не учитывает нюансов определенных кровельных материалов, поэтому в дальнейшем в статье будет рассмотрено, как сделать расчет правильного шага стропил под наиболее востребованные покрытия.
Особенно стоит выделить систему стропил при возведении вальмовой крыши (конвертной). Конструкцию такой крыши начинают сооружать именно с вальмовых ног, в которые затем врезаются остальные стропила.
Вальма, имеющая длину свыше 6 м, часто усиливается путем ее сшивания из двух элементов. В остальном монтаж и расчет шага стропил для вальмовой крыши аналогичны монтажу и расчету двускатной.
Система стропил под керамо- и металлочерепицу
Использование металлочерепицы в строительстве домов частного сектора – наиболее распространенное явление, чему способствует целый ряд ее положительных качеств.
Во-первых, это небольшой вес покрытия, что облегчает монтаж и способствует снижению нагрузок на несущие конструкции.
Во-вторых, листами металлочерепицы можно быстро закрывать большие площади крыши, что очень удобно, в особенности если выбрать двухскатный вариант крова.
Шаг стропил под металлочерепицу задается в диапазоне от 60 до 95 см, поскольку относительно небольшой вес кровли не требует повышенной сопротивляемости. Из-за малого веса покрытия можно уменьшить и толщину стропил.
Что касается толщины теплоизоляционного материала, используемого для утепления крыш из металлочерепицы, специалисты считают, что при устройстве под ней мансарды для большей уверенности в надежности можно использовать теплоизоляцию 20 см, в иных случаях достаточно и 15 см.
Особенностью крыш, покрытых металлочерепицей, является возможность скопления конденсата.
Избежать этого можно, организовав при монтаже стропил вентиляцию: для этого на небольшом расстоянии от верха в стропилах нужно просверлить несколько отверстий (около10 мм в диаметре).
Что касается монтажа каркаса из стропил под такое покрытие, как натуральная (керамическая) черепица, необходимо помнить о его большом весе.
В сравнении с другими современными материалами черепица тяжелее в 10 и более раз. Учитывая такую особенность, специалисты рекомендуют использовать под нее исключительно сухую древесину, дабы избежать провисания после высыхания.
Для стропил в этом случае нужно использовать брус с сечением 50 – 60 мм * 150 – 180 мм; ширина шага стропильных ног задается в диапазоне 80 – 130 см, при этом чем больше градус уклона крыши, тем больше расстояние между осями стропил.
Шаг стропил является зависимым и от их длины: наибольшая длина потребует наименьшего расстояния, и наоборот. В противном случае каркас крыши потеряет необходимую устойчивость.
Учитывая размер черепицы (как правило, ее длина не превышает 40 см), необходимо верно рассчитать и ширину шага обрешетки, набиваемой на стропила.
От длины ската нужно отнять длину нижнего ряда и количество сантиметров между обрешеткой и последним бруском.
Каркас под ондулин, профнастил и мягкую кровлю
Относительно новыми на рынке материалов являются такие виды кровли, как профнастил и ондулин. При этом они с успехом используются как при устройстве двускатной, так и вальмовой крыши.
Вес этих материалов практически равен весу металлочерепицы, поэтому расчет ширины шага стропил будет подобным расчету при укладке металлических листов. Шаг стропил под профнастил определяется из диапазона 60 – 90 см, под ондулин – 60 – 100 см.
Достаточная толщина самих стропил при покрытии крыши ондулином и профнастилом – 50*200 мм.
Если необходимо увеличить расстояние между центрами стропил, то можно увеличить прочность поперечной обрешеткой.
Правило установки обрешетки под профнастил аналогично установке обрешетки под металлочерепицу: последнюю доску необходимо брать более широкую, чем остальные (как правило, на 15 см толще).
Обрешетку под ондулин необходимо делать сплошной для увеличения сопротивляемости материала различным погодным условиям.
Говоря об устройстве стропильной системы под мягкую кровлю, стоит вспомнить о представленных на рынках видах такого материала: это рулонный тип кровли и битумная черепица.
Само название говорит о том, что для мягкой кровли необходимо очень прочное основание, которое позволит выдержать тяжелый снежный покров, порывы ветра и проливные дожди.
Главные требования, предъявляемые каркасам крыш под мягкую кровлю, – они должны быть прочными и ровными.
Прочность должна быть рассчитана на толщину снега, характерного для региона, в котором возводится строение, и на средний вес взрослого мужчины, чтобы была возможность устранения неполадок.
Ровной крыша должна быть по той причине, чтобы исключить возможность провисания под воздействием вышеописанных погодных явлений.
Между осями стропил для каркаса крыши с мягкой кровлей шаг должен быть небольшим, не более 50 см.
Если шаг все же больше, потребуется сделать черновую обрешетку, на которую будет смонтирована уже основная, сплошная.
Контробрешетка поможет мягкой кровле не прогнуться и на порядок увеличит срок ее службы. Для сплошной обрешетки чаще используют доску 30 мм либо плиту ОСБ 20 мм.
Если мягкая кровля предусмотрена как покрытие для вальмовой крыши с организацией мансардного пространства, то необходимо подумать о ее утеплении, продумав подшивку для прокладки утеплителя, гидро- и пароизоляции.
Это все тонкости устройства каркаса крыши под мягкую кровлю.
Стропила для шиферной крыши
Несмотря на богатство и многообразие современных материалов, старый-добрый шифер остается довольно популярным. Далеко не всегда применение дорогих кровельных покрытий является оправданным, и именно тогда на помощь приходит асбестоцементный лист.
Вес шифера довольно внушителен, при этом его укладка не требует какой-то грандиозной обрешетки. Все потому, что такая кровля сама по себе является достаточно прочной.
Для возведения кровельного каркаса в этом случае требуются стропила с сечением 150 * 40 мм и брус с сечением 35 * 35 мм для обрешетки.
Пиломатериалы для возведения каркаса стоит штабелировать и выдержать какое-то время для придания одинакового уровня влажности.
После завершения процесса сушки необходимо определить изгиб. Стропильные ноги рекомендуют устанавливать вогнутой частью (лотком) вверх – так вода в случае попадания на стропила скатится вниз, минуя чердачное пространство.
Перед началом установки брусья проверяют на содержание в них сучков и отбраковывают, поскольку сучковатый материал может не выдержать тяжести кровли.
Стропильный крепеж в таком случае производят гвоздями, оптимальная длина которых – 15 – 20 см.
Гвозди должны прошивать брус насквозь, однако выглядывающие концы никогда нельзя загибать, поскольку требуется соблюсти подвижность конструкции.
При усыхании и деформации дерева такой прием позволит не допустить растрескивания листов шифера.
Обрешетка для устройства шиферной кровли может быть сплошной либо разреженной. Сплошную делают из листа ОСБ или фанеры и чаще применяют при настиле плоского шифера.
Разреженная характерна для укладки на нее волнового шифера. Для листа со стандартным размером 1,75 м шаг обрешетки составляет около 80 см. Делать обрешетку более частой нет смысла, поскольку шифер имеет достаточный запас прочности.
Проанализировав материалы статьи, можно самостоятельно заняться возведением каркаса двускатной и вальмовой крыши, определив для себя их особенности и свойства материалов кровли.
Не лишним будет напомнить, что расчет стропильного шага – очень ответственное занятие, и необходимо подойти к его разметке ответственно, поскольку это позволит избежать ошибок и ускорит ход работ в дальнейшем.
Сооружение стропильной системы крыши и последующий настил кровли – важнейшие этапы при любом строительстве. Дело это – весьма сложное, сопряженное со всесторонней подготовкой, которая включает в себя расчёт основных элементов системы и приобретением материалов нужного сечения. Далеко не каждый начинающий строитель будет способен спроектировать и санировать сложную конструкцию.
Однако часто при строительстве придомовых построек, сооружений хозяйственного или подсобного назначения, гаражей, навесов, беседок и других объектов особая сложность крыши вовсе и не требуется - на первое место выходят простота конструкции, минимальное количество затрат на материалы и скорость проведения проведение работ, которые вполне посильны для самостоятельного исполнения. Именно в таких ситуациях своеобразной «палочной-выручалочкой» становится стропильная система
В данной публикации основной акцент сделан на расчетах односкатной конструкции крыши. Кроме того, будут рассмотрены наиболее типичные случаи ее сооружения.
Основные достоинства односкатных крыш
Несмотря на то что не всем нравится эстетика здания, над которым смонтирована односкатная кровля (хотя сам по себе вопрос – неоднозначный), многие хозяева загородных участков при возведении построек, а иногда даже - и жилого дома, выбирают именно такой вариант, руководствуясь целым рядом достоинств подобной конструкции.
- Материалов для односкатной стропильной системы, тем более, если она возводится над небольшой хозяйственной пристройкой, потребуется совсем немного.
- Самой «жесткой» плоской фигурой является треугольник. Именно он лежит в основе практически любой стропильной системы. В односкатной системе этот треугольник – прямоугольный, что существенно упрощает проведение расчетов, так как все геометрические соотношения известны каждому, кто заканчивал среднюю школу. Но эта простота никак не сказывается на прочности и надежности всей конструкции.
- Даже если ведущий самостоятельное строительство владелец участка ни разу ранее не сталкивался с возведением крыши, монтаж односкатной стропильной системы не должен вызвать у него чрезмерных трудностей – он достаточно понятен, не столь сложен. Нередко, при перекрытии небольших хозпостроек или иных придомовых сооружений вполне возможно обойтись не то что без вызова бригады специалистов, но даже и без приглашения помощников.
- При возведении конструкции крыши всегда важна скорость проведения работ, естественно, без потери качества – хочется как можно быстрей обезопасить строение от капризов погоды. По этому параметру односкатная крыша однозначно является «лидером» - в ее конструкции практически нет сложных соединительных узлов, забирающих массу времени и требующих высокоточной подгонки.
Насколько существенны недостатки односкатной стропильной системы? Увы, они есть, и с ними тоже приходится считаться:
- Чердака при односкатной кровле или не предполагается вовсе, или он получается настолько маленьким, что о его широкой функциональности приходится забыть.
- Исходя из первого пункта – есть определенные сложности в обеспечении достаточной термоизоляции расположенных под односкатной крышей помещений. Хотя, конечно, это можно исправить – ничто не мешает утеплить сам скат кровли или же расположить под стропильной системой утепленное чердачное перекрытие.
- Односкатные крыши, как правило, делаются с небольшим уклоном, до 25÷30 градусов. Это влечет за собой два последствия. Во-первых, не все виды кровельных покрытий подойдут для таких условий. Во-вторых, резко возрастает значимость потенциальной снеговой нагрузки, что следует обязательно учесть при проведен расчетов системы. Но зато при таких уклонах значительно снижается влияние ветрового давления на кровлю, особенно если правильно расположить скат – в наветренную сторону, в соответствии с преобладающими ветрами на данном участке местности.
- Еще один недостаток, пожалуй, можно отнести к очень условным и субъективным – это внешний вид односкатной крыши. Он может не прийтись по душе любителям архитектурных изысков, дескать, очень упрощает облик постройки. На это тоже можно возразить. Первое – простота системы и экономичность возведения часто играют все же решающую роль при строительстве подсобных сооружений. А втрое – если посмотреть обзор проектов жилых домов, то можно встретить очень интересные дизайнерские варианты, в которых упор сделан именно на односкатной крыше. Так что, как говорится, о вкусах не спорят.
Как рассчитывается односкатная стропильная система?
Общие принципы расчета системы
В любом раскладе односкатная система крыши представляет собой конструкцию из установленных параллельно друг другу наслонных стропильных ног. Само по себе название –«наслонные» говорит о том, что стропила опираются (наслоняются) на две жёстких точки опоры. Для удобства восприятия обратимся к несложной схеме. (Кстати, к этой же схеме будем возвращаться еще не раз – при проведении расчетом линейных и угловых параметров системы).
Итак, две точки опоры стропильной ноги. Одна из точек (В) расположена выше другой (А) на определенное значение превышения (h) . За счет этого создается уклон ската, который выражается углом α.
Таким образом, как уже отмечалось, в основе построения системы лежит прямоугольный треугольник АВС , в котором основанием является расстояние по горизонтали между точками опоры (d ) – чаще всего это длина или ширина возводимой постройки. Второй катет – превышение h. Ну а гипотенузой становится длина стропильной ноги между точками опоры – L. Угол при основании (α) определяет крутизну ската кровли.
Теперь рассмотрим основные аспекты выбора конструкции и проведения расчетов несколько подробнее.
Каким образом будет создаваться необходимый уклон ската?
Принцип расположения стропил – параллельно друг другу с определенным шагом, с необходимым углом уклона ската – общий, но достигаться это может различными способами.
- Первый заключается в том, что еще на этапе разработки проекта здания высота одной стены (показано розовым) сразу закладывается с превышением h относительно противоположной (желтый цвет). Двум оставшимся стенам, идущим параллельно скату кровли, придается трапециевидная конфигурация. Способ- достаточно распространенный, и хотя несколько усложняет процесс возведения стен, зато предельно упрощает создание уже самой стропильной системы крыши - практически все для этого уже готово.
- Второй способ можно, в принципе считать разновидностью первого. В этом случае речь идет о каркасном строительстве. Еще на стадии разработки проекта в него закладывается то, то вертикальные стойки каркаса с одной стороны выше на ту же величину h по сравнению с противоположной.
На представленных выше иллюстрациях и на тех, что будут размещены ниже, схемы выполнены с упрощением – не показан мауэрлат, проходящий по верхнему торцу стены, или обвязочный брус – на каркасной конструкции. Это ничего не меняет принципиально, но на практике без этого элемента, являющегося основой для монтажа стропильной системы, не обойтись.
Что такое мауэрлат и как он крепится на стены?
Основная задача этого элемента – равномерное распределение нагрузки со стропильных ног на стены здания. Правила подбора материала и на стены дома – читайте в специальной публикации нашего портала.
- Следующий подход практикуется в том случае, когда стены имеют равную высоту. Превышение одной стороны стропильных ног над другой может быть обеспечено установкой вертикальных стоек необходимой высоты h .
Решение несложное, но конструкция получается, на первый взгляд, несколько нестабильной – у каждого из «стропильных треугольников» есть определенная степень свободы влево - вправо. Это достаточно просто устраняется креплением поперечных брусьев (досок) обрешетки и зашивкой прямоугольной фронтонной части крыши с фасадной стороны. Оставшиеся по бокам фронтонные треугольники также зашиваются деревом или другим удобным для владельца материалом.
крепление для стропил
- Еще одно решение проблемы – это монтаж кровли с применением односкатных ферм. Такой способ хорош тем, что есть возможность после проведения расчетов идеально собрать и подогнать одну ферму, а затем, взяв ее в качестве шаблона, изготовить на земле необходимое количество точно таких же конструкций.
Подобную технологию удобно применять в том случае, когда , в силу своей большой длины, требуют определенного усиления (об этом речь пойдет чуть ниже).
Жесткость всей стропильной системы заложена уже в конструкции фермы - достаточно установить эти сборки на мауэрлат с определенным шагом, закрепиться на нем, и соединить затем фермы обвязкой или поперечными брусьями обрешетки.
Еще одно достоинство такого подхода –ферма выполняет и роль стропильной ноги, и балки перекрытия. Таким образом, существенно упрощается проблема термоизоляции перекрытия и подшивки потока – все для этого уже сразу будет готово.
- Наконец, еще один случай – он подойдет для той ситуации, когда односкатная кровля планируется над возводимой около дома пристройки.
С одной стороны стропильные ноги опираются на стойки каркаса или же стенку возводимой пристройки. С противоположной стороны находится капитальная стена основного здания, и стропила могут опираться на зафиксированный на ней горизонтальный прогон, либо на индивидуальные крепления (кронштейны, закладные бруски и т.п.), но также выровненные по горизонтали. Линия крепления этой стороны стропильных ног также делается с превышением h.
Обратите внимание, что несмотря на различия в подходах к монтажу односкатной системы, во всех вариантах присутствует тот же «стропильный треугольник» - это будет важно для проведения расчетов параметров будущей крыши.
В какую сторону предусмотреть скат кровли?
Казалось бы – праздный вопрос, однако, с ним необходимо определиться заранее.
В некоторых случаях, например, если , вариантов особых и нет – скат должен располагаться только в направлении от здания, чтобы обеспечивался свободный сток ливневой воды и талого снега.
На отдельно стоящем строении уже есть определенные возможности выбора. Конечно, мало когда рассматривается вариант, при котором стропильную систему располагают таким образом, чтобы направление ската приходилось на фасадную часть (хотя не исключено и такое решение). Чаще всего уклон организовывают назад или в одну из сторон.
Вот здесь уже можно взять за критерии выбора внешнее дизайнерское оформление возводимого здания, особенности территории участка, удобство прокладки коммуникаций системы сбора ливневых вод и т.п. Но все равно следует иметь в виду определённые нюансы.
- Оптимальное расположение односкатной кровли – в наветренную сторону. Это позволяет минимизировать ветровое воздействие, которое может работать с подъемным приложением вектора силы, когда скат превращается в своеобразное крыло – ветер пытается сорвать кровлю вверх. Именно для односкатных крыш это имеет важнейшее значение. При ветре же в кровлю, особенно при небольших углах крутизны скатов, значение ветрового воздействия будет минимальным.
- Второй аспект выбора – это длина ската: его при прямоугольной постройке можно расположить вдоль нее или поперек. Здесь важно учесть то, что длина стропил без усиления не может быть беспредельной. Кроме того, чем длиннее пролет стропила межу точками опоры, тем толще должен быть в сечении пиломатериал, идущий на изготовление этих деталей. Эта зависимость будет пояснена чуть позднее, уже при проведении расчетов системы.
Тем не менее, практикуют правило, что свободная длина стропильной ноги обычно не должна превышать 4,5 метров. При возрастании этого параметра обязательно предусматриваются дополнительные элементы усиления конструкции. Примеры показаны на иллюстрации ниже:
Так, при расстоянии между противоположными стенами от 4.5 до 6 метров уже потребуется установка подстропильной ноги (подкоса), расположенной под углом в 45°, и упирающейся снизу на жестко закрепленный опорный брус (лежень). При расстояниях до 12 метров придется устанавливать по центру вертикальную стойку, которая должна опираться или на надежное перекрытие, или же даже на капитальную перегородку внутри здания. Стойка также упирается в лежень, а кроме того, в каждую из сторон устанавливается еще и подкос. Это тем более актуально в связи с тем, что стандартная длина пиломатериалов обычно не превышает 6 метров, и стропильную ногу придется делать составной. Так что без дополнительной опоры обойтись в любом случае не получится.
Дальнейшее увеличение длины ската приводит к еще большему усложнению системы – появляется необходимость установки нескольких вертикальных стоек, с шагом не более 6 метров, с опорой на капительные стенки, и со связыванием этих стоек схватками, с установкой тех же подкосов и на каждой стойке, и на обеих внешних стенах.
Таким образом, следует хорошо подумать, куда будет выгоднее сориентировать направление ската кровли еще и из соображений упрощения конструкции стропильной системы.
саморезы по дереву
Какой угол крутизны ската будет оптимальным?
В подавляющем большинстве случаев когда речь идет об односкатной кровле выбирается угол до 30 градусов. Это объясняется рядом причин, и самая главная из них уже упоминалась – сильная уязвимость именно односкатной конструкции к ветровой нагрузке с фасадной стороны. Понятно, что, следуя рекомендациям, направление ската ориентируют в наветренную сторону, но это вовсе не говорит о том, что ветер с другой стороны полностью исключается. Чем круче угол уклона – тем значительнее становится создающаяся подъемная сила, и тем большую нагрузку на срыв будет испытывать кровельная конструкция.
Кроме того, односкатные кровли с большим углом наклона смотрятся несколько несуразно. Конечно, это иногда используется в смелых архитектурно-дизайнерских проектах, но мы-то говорим о более «приземленных» случаях…
Слишком пологий скат, с углом уклона до 10 градусов, тоже не слишком желателен, по той причине, что резко возрастают нагрузки на стропильную систему от снежных наносов. Кроме того, с началом таяния снегов весьма вероятно появление наледи по нижнему краю ската, затрудняющей свободный сход талой воды.
Важным критерием выбора угла крутизны ската является и задуманное . Не секрет, что для различных кровельных материалов имеются определенные «рамки», то есть минимально допустимый угол уклона крыши.
Сам угол уклона ската может выражаться не только в градусах. Многим мастерам удобнее оперировать другими параметрами – пропорциями или процентами (даже в некоторых технических источниках можно встретить подобную систему измерений).
Пропорциональное исчисление – это отношение длины пролета (d ) к высоте подъема ската (h ). Может выражаться, например, соотношением 1:3, 1:6 и так далее.
То же соотношение, но уже в абсолютной величине и приведенное к процентам, дает несколько иное выражение. Например, 1:5 – это будет крутизна ската в 20%, 1:3 – 33,3 % и т.п.
Чтобы упростить восприятие этих нюансов, ниже размещена таблица с графиком-диаграммой, показывающей соотношение градусов и процентов. Схема полностью масштабирована, то есть по ней можно легко перевести одни величины в другие.
Красными линиями показано условное разделение кровель: до 3° – плоские, от 3 до 30° – крыши с малым уклоном, от 30 до 45° – средняя крутизна, и выше 45 – круто уклонённые скаты.
Синими стрелками и соответствующими им числовыми обозначениями (в кружках) показаны установленные нижние границы применения того или иного кровельного материала.
 |
|||
|---|---|---|---|
| № | Величина уклона | Тип допустимого кровельного покрытия (минимальный уровень уклона) | Иллюстрация |
| 1 | от 0 до 2° | Совершенно плоская крыша или с углом наклона до 2°. Не менее 4 слоев рулонного битумного покрытия, нанесенного по «горячей» технологии, с обязательной верхней посыпкой из мелкофракционного гравия, утопленного в расплавленную мастику. | |
| 2 | ≈ 2° 1:40 или 2,5 % | То же, что и в пункте 1, но будет достаточно 3 слоев битумного материала, с обязательной посыпкой | |
| 3 | ≈ 3° 1:20 или 5 % | Не менее трех слоев битумного рулонного материала, но без гравийной засыпки | |
| 4 | ≈ 9° 1:6,6 или 15 % | При использовании рулонных битумных материалов – не менее двух слоев, наклеенных на мастику горячим способом. Допускается использование некоторых типов профнастила и металлочерепицы (по рекомендациям производителя). | |
| 5 | ≈ 10° 1:6 или 17% | Асбестоцементные шиферные волнистые листы усиленного профиля. Еврошифер (однулин). | |
| 6 | ≈ 11÷12° 1:5 или 20 % | Мягкая битумная черепица | |
| 7 | ≈ 14° 1:4 или 25 % | Плоский асбестоцементный шифер усиленного профиля. Профнастил и металлочерепица – практически без ограничений. | |
| 8 | ≈ 16° 1:3,5 или 29 % | Листовая сталь кровельная с фальцевым соединением соседних листов | |
| 9 | ≈ 18÷19° 1:3 или 33 % | Шифер асбестоцементный волнистый обычного профиля | |
| 10 | ≈ 26÷27° 1:2 или 50 % | Натуральная керамическая или цементная штучная черепица, сланцевые или композитные полимерные плитки | |
| 11 | ≈ 39° 1:1,25 или 80 % | Кровельное покрытие из щепы, дранки, натурального гонта. Для любителей особой экзотики –камышовая кровля | |
Владея подобной информацией и имея намётки на будущее кровельное покрытие, будет проще определиться с углом крутизны ската.
металлочерепица
Как задать необходимый угол ската?
Обратимся вновь к нашей базовой схеме «стропильного треугольника», размещенной выше.
Итак, чтобы задать необходимый угол уклона ската α , необходимо обеспечить возвышение одно стороны стропильной ноги на величину h . Соотношения параметров прямоугольного треугольника известны, то есть определить эту высоту – сложности не представит:
h = d × tg α
Значение тангенса – это табличная величина, которую несложно отыскать в справочной литературе или в таблицах, опубликованных в интернете. Но чтобы максимально упростить нашему читателю задачу, ниже размещен специальный калькулятор, который позволит выполнить расчеты буквально за несколько секунд.
Кроме того, калькулятор поможет решить, при необходимости, и обратную задачу – изменяя угол уклона в определенном диапазоне подобрать оптимальное значение превышения, когда именно этот критерий становится определяющим.
Калькулятор расчета превышения верхней точки установки стропильной ноги
Крыша является одним из главных элементов дома, поэтому стоит уделить особое внимание правильному расчету каркаса крыши. Который будет выполнять функции скелета в вашем доме. Неправильный расчет всех нагрузок может привести к плачевным результатам в виде деформации кровли с последующим ее обрушением.
Прежде чем приступить к монтажу кровельного покрытия необходимо произвести расчет стропильной системы, который будет зависеть от используемого материала, конструкции, климатических условий.
На что стоит обратить внимание перед проведением расчета
Перед началом строительства крыши необходимо выбрать тип стропильной системы. После чего произвести расчет всех нагрузок, которые будут приходиться на кровлю. К основным нагрузкам относят – вес каркаса, материала кровли, утеплителя, потолка, а также учитываются временные нагрузки, среди которых выделяют – вес снегового покрова, возможные порывы ветра, вес человека при проведении монтажа и эксплуатации крыши.
Расстояние между стропилами рассчитывают исходя из выбранного вида стропил и материала которым будет покрываться кровля.
Виды стропил
При строительстве крыш различной конструкции используют висячие или наслонные стропила. Наслонные – используются при установке одно- или двухскатных крыш. Они имеют две точки опоры – несущие стены или несущая стена и коньковый брус. Висячие стропила используют, когда необходимо перекрыть большие пролеты или создается ломанная крыша. В этом случае стропила опираются одним концом на стену, а вторым на встречную стропилу. Качество материала из которого изготовляется каркас, будет непосредственно влиять на надежность всей кровли.
Материал для стропил
В настоящее время используют дерево и металл. Деревянный брус или бревно используют в строительстве жилых домов, гаражей и прочих постройках. Железобетонные или металлические стропила используют при строительстве промышленных объектов, торговых центров, где необходимы широкие пролеты.
Методика расчета
Расстояние между стропильными ногами называют шагом стропил. Он не должен превышать одного метра, а минимальное значение – 60 см. Прежде чем произвести расчет необходимо измерить величину ската крыши. После чего полученное значение делим на ориентировочную величину шага меду стропилами. К результату прибавляют единицу и производят округление до целого числа в большую сторону. Так мы узнаем число стропил, которое нам понадобиться. Для того чтобы узнать точную величину расстояния между стропилами, для этого нам надо поделить длину скоса крыши на число стропильных ног.
Для большей наглядности, рассмотрим пример расчета:
длина скоса кровли – 28,5 м
шаг между стропилами выбираем равный 80 см
к полученному числу прибавляем единицу: 35,625+1 = 36,625
в результате получаем, что нам необходимо 37 стропильных ног
точная величина шага стропил будет равна: 28,5/37 = 0,77 м
Это общая методика расчета, которая требует корректировки в зависимости от кровельного материала.
Зависимость шага стропил от материала кровли
Самыми распространенными кровельными материалами являются шифер, металлочерепица, профнастил, ондулин, мягкая кровля.
Стропильная конструкция для крыш из шифера
Шифер имеет широкое применение как кровельный материал, благодаря своей невысокой стоимости, устойчивости к перепадам температур. Из-за тяжести материала, необходимо устанавливать мощную стропильную систему. Расстояние между стропилами в этом случае будет зависеть от сечения бруса. Оптимальным значением является расстояние в 80 см, которое позволит не только выдержать повышенный вес, но и значительные снежные, ветровые нагрузки. Обрешетку в этом случае выполняют доской шириной не менее 3 см. В зависимости от вида шифера, обрешетку выполняют сплошной для гладких листов или разреженной для волновых.
Важно: шифер должен иметь не менее трех точек опор по краям и центру.
Шаг между стропилами для металлочерепицы
Все большее распространение среди кровельных материалов приобретает металлочерепица. Которая характеризуется простым процессом монтажа, а также поможет создать вашему дому свой уникальный вид. Листы металлочерепицы имеют малый вес, которые позволяют увеличить расстояние между стропилами от 600 до 950 мм, при сечении бруса 150х50 мм. Обрешетка в этом случае будет зависеть от шага волны листа. Так для волны в 350 мм возможно расстояние между досками в 30-40 см.
Важно: на свесах карнизов, ребрах скосов шаг обрешетки делается минимальным для большей надежности кровли.
Шаг стропил под профнастил
Профнастил – это оцинкованный лист стали, покрытый специальным покрытием, защищающим его от вредного воздействия окружающей среды. Большой выбор цветового решения, ширины гофры, позволит создать надежную и эстетически привлекательную крышу. Шаг стропил под профнастил будет напрямую зависеть от характеристики применяемого вида профиля, угла наклона кровли, ее конфигурации. Так же следует учитывать тот факт, что обрешетка под профлист крепится перпендикулярно. Стропильную систему изготавливают из брусьев сечением 50-75 мм либо из доски толщиной 20-50 мм и шириной – не более 15 см. Обрешетка может быть – сплошной с зазором между досками не более 10 мм, с обычным шагом – 20-40 см, и разреженная – расстояние между досками 50-75 см. Шаг стропил под профнастил рассчитывается по общей схеме и составляет 60-90 см.
Шаг стропил кровли из ондулина
Ондулин представляет собой волнистые листы, которые имеют высокую прочность и долговечность. При такой кровле стропильная система выполняется из сосновых досок сечением 50х200 мм, с шагом – 60-90 см. Сверху выполняется разреженная обрешетка 40х50 см.
Важно: если крыша имеет угол наклона больше 50 градусов, то обрешетка должна быть сплошной.
Определение шага стропил для односкатной крыши
Односкатная крыша проста и не потребует от вас особых навыков монтажа. Чаще всего ее устанавливают на гаражи, бани, пристройки. Каркас крыши состоит из брусьев, которые опираются на стены здания. Расстояние между стропилами односкатной крыши будет зависеть от длины стропил. Здесь следует правильно подойти к выбору сечения бруса, так как чем больше расстояние, тем больше нагрузка на стропила. Для правильного подбора шага односкатной крыши следует воспользоваться данными из таблицы:
Расстояние между стропилами для двухскатной крыши
Двухскатная крыша имеет наибольшее распространение, не только из-за простоты устройства, но также из-за высокой надежности. Шаг стропил двухскатной крыши вычисляется по общей схеме. Если скосы одинаковые с обоих сторон, то можно произвести расчет одной части. Для этого определяем угол наклона скоса, здесь следует учитывать материал, которым вы будете покрывать крышу. Так при угле в 45 градусов и более можно использовать все виды покрытий. Для шифера, черепицы минимальный угол наклона составляет 22 градуса, для профнастила и мягкой черепицы – 12 градусов, для металлочерепицы – 14 градусов, для ондулина – 6 градусов. Длину стропил для двухскатной крыши рассчитывают с помощью теоремы Пифагора, в которой длина – гипотенуза, а высота крыши и половина ее ширины – катеты. Если пролеты больше 6 метров, то стропильная система дополнительно укрепляется подкосами и бабками, которые не позволят деформироваться стропильным ногам под тяжестью кровельного материала.
До возведения стропильной системы и организации кровли нужно провести ряд несложных мероприятий, которые выступят залогом целостности конструкции. Сюда входит выбор типа крыши.
Она может быть висячей или наслонной, а может быть и комбинированный вариант. Это когда два типа объединены в одном строении.
Временные нагрузки – это снежный покров на крыше зимой, потоки воды от дождя летом, ветер, нагрузка, которую оказывает человек, проводя сервисные работы в ходе эксплуатации крыши и др.
К постоянным нагрузкам относятся – вес самой стропильной системы, вес кровельного материала и подкровельного пирога, масса внутренней отделки, если на чердаке здания предполагается организовать мансарду.
При создании проекта односкатной либо двухскатной крыши в первую очередь выбирают тип стропильной конструкции, угол наклона кровельных скатов, а также материалы для строительства конструкции. При вычислении расстояния между стропилами следует учесть нагрузки, которые будут воздействовать на крышу постройки в ходе эксплуатации.
- Вес кровельного материала;
- Вес стройматериалов, из которых построен стропильный каркас крыши;
- Вес утеплителя, пароизоляции, гидроизоляции;
- Вес отделочного материала мансарды или жилого чердачного помещения.
На крышу сооружения также воздействуют следующие временные нагрузки:
- Вес снега;
- Вес работника, выполняющего обслуживание и ремонт кровли.
Для правильного расчета шага стропил нужно учитывать сечение элементов возводимой конструкции, наличие теплоизоляции крыши, тип обрешетки и кровельного покрытия. Расчеты следует выполнять на основании СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия».
Видео о том, как выполнить расчет стропильной системы:
Схема расчета расстояния между стропилами
Все подсчеты ведутся еще на стадии проектирования здания. Они выполняются инженерами-проектировщиками той организации, где заказывался проект дома.
Если же проект не был составлен и человек полагается только на опыт мастеров, которым доверено возведение кровли, то в таком случае нужно ознакомится с соответствующей документацией. Это СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» и «Изменения с СНиП 2.01.85».
Там имеется подробная схема ведения подсчетов и карта климатических зон страны.
Далее определяются с типом кровельной системы и предназначением чердачного помещения. Ведь в зависимости от того, будет ли это неотапливаемый чердак или жилая комната, то и нагрузки на стропила будут разными, а, следовательно, меняется и ход вычислений.
В расчетах обязательно должно учитываться климатическая зона, где проводятся работы, конструкционный материал стропил и его сечение.
Итак, шаг стропил – это расстояние между стропильными ногами. Оно может варьировать в пределах 0,6 м – 1,0 м.
Ход расчетов:
- сначала измеряется длина ската крыши. Далее эта величина делиться на длину шага стропил выбранного материала. Этот показатель берется из СНИПа и для каждого стройматериала он уникален и зависит также от используемого сечения балки;
- к результату предыдущих расчетов добавляют единицу и округляют в сторону большего числа. Таким образом, получается целая величина и она указывает на необходимое количество балок;
- длина ската крыши делится на полученное целое число. Результат покажет, сколько балок нужно для возведения качественной и долговечной крыши.
Специалисты указывают на следующую особенность крыш с крутым скатом. При их возведении можно уменьшить расстояние между стропилами. Это обуславливается перенесением нагрузки с балок на стену дома.
Расстояние между стропилами для разных типов кровли
Однако расчет расстояния между стропилами так однозначно проводить нельзя. Ведь данный показатель зависит и от типа используемого конструкционного материала кровли.
Расстояние между балками для кровли из металлочерепицы
Средний вес, который оказывает на кровлю равняется 35 кг/м². Чтобы ее выдержать крыша должна иметь шаг 0,6-0,9м. При этом используется брус с сечением 50х150мм.
Однако металлочерепица часто используется при строительстве загородных домов и коттеджей. А в подобных конструкциях чердачное помещение часто оборудуют под жилую комнату.
Это приводит к монтажу кровельного пирога и всевозможных утеплителей, которые, в свою очередь, оказывают на стропила дополнительную нагрузку. Потому рекомендуется увеличивать сечение бруса для балок. Особенно это касается регионов с низкими температурами воздуха зимой. Рекомендуемые размеры стропил 50х200мм.
Кроме этого, расстояние между стропилами можно подгонять под ширину утеплителя. Это не только увеличит несущую способность крыши, но и упростит обустройство теплоизолирующего слоя, снизит расход утеплителя.
Расстояние между балками для кровли из профнастила
Рекомендуемый шаг стропил для кровли из – 0,6 м – 0,9 м. Однако здесь нужно учесть эксплуатационные характеристики самого профнастила. Если шаг будет большим, то профнастил “провиснет” под своей тяжестью, тем самым изменив геометрию крыши и ее технические характеристики.
Чтобы предотвратить подобное нужно монтировать дополнительные доски с большим сечением в качестве обрешетки. Они будут выполнять в некотором роде роль стропил.
Сечение стропил для кровли из профнастила 50х100 мм либо 50х150 мм. Обрешетку выполняют из доски, сечением 30х100 мм.
Расстояние между балками для кровли из керамической черепицы
Керамическая черепица – тяжелый материал для кровли. Он оказывает нагрузку на стропила в пределах 40-60 кг на м². Именно поэтому расстояние между стропилами в этом случае будет минимальным – 80-130 см. Чем больше вес, тем меньше расстояние. Однако последний показатель может и уменьшится, в зависимости от угла наклона кровли. Чем он больше, тем реже можно монтировать балки.
Монтаж конструкции под ондулин
Шаг стропильных ног под ондулин должен составлять 60-100 сантиметров. Для изготовления стропил применяют пиломатериал сечением 200×50 мм. Этого достаточно для создания максимально прочного и надежного стропильного каркаса.
Следует отметить, что под этот кровельный материал нужно изготавливать сплошную обрешетку. За счет этого материал будет более качественно сопротивляться снеговым нагрузкам и солнечному воздействию.
Иногда применяется прореженный тип обрешетки. Для ее изготовления применяют деревянный брус. Расстояние между соседними элементами должно быть менее 30 сантиметров. Этот вариант, как правило, является более затратным по сравнению со сплошной обрешеткой.
Стропильная система под шифер
Кровельное покрытие из шифера считается наиболее распространенным в России. Основная причина – низкая стоимость данного кровельного материала, легкость и быстрота выполнения монтажных работ. Также важным преимуществом является возможность замены отдельных поврежденных шиферных листов на новые.
Расстояние между стропильными ногами для кровли из шифера должно быть 80 сантиметров. Такое расстояние считается наиболее оптимальным.
Обрешетка под шифер должна быть прореженной. Для ее изготовления применяется доска либо брус сечением не менее 30 миллиметров. Именно такая толщина бруса или доски требуется для качественного распределения веса кровельного покрытия и зимних осадков.
При возведении стропильной системы следует помнить о постоянном запасе прочности. Он может понадобиться в случае непогоды и при механических нагрузках.
Стропильный каркас под мягкую кровлю
К мягкой кровле относят мягкую черепицу, битум-полимерные и битумные рулонные материалы, а также кровельные мембраны. К основным преимуществам кровли этого типа относят малый вес, а также отсутствие необходимости возведения массивной системы стропил.
Минимальный шаг стропил составляет 60 сантиметров, а максимальный – 150 сантиметров. При возведении стропильного каркаса под мягкую кровлю следует учитывать угол наклона скатов. Другими словами, чем меньше угон наклона кровельных скатов, тем меньше нужно делать расстояние между стропильными ногами для сплошной обрешетки.
Расстояние между стропилами также зависит от материала, из которого будет изготавливаться обрешетка. Чем больше толщина листа фанеры либо ОСП, тем больше можно делать шаг стропил.
Кровля из сэндвич-панелей
Кровля этого типа, как правило, возводится на постройках ангарного типа либо домах из сип- панелей. Сэндвич – панели обладают жесткостью на изгиб, поэтому для их установки не требуется монтаж традиционных стропильных ног.
Если пролеты от верхней части стены до конька двухскатной крыши небольшие, то сэндвич –панели монтируют без дополнительных опор.
При длине пролетов более 400 сантиметров необходимо выполнять монтаж дополнительных прогонов. При строительстве крыши из сэндвич – панелей на жилом доме достаточно часто возводят традиционный стропильный каркас. Однако в таком случае расстояние между стропильными ногами можно сделать большим, поскольку они служат опорой для прогонов.
Выбирают расстояние между стропилами отталкиваясь от длины несущих стен и длины материала для прогонов. Кровля из сэндвич – панелей способна выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки.
Возведение стропильного каркаса под поликарбонат
В последнее время поликарбонат часто применяют при возведении кровельного покрытия. Он используется при строительстве навесов, зимних садов и беседок. Стропильный каркас и обрешетку изготавливают из металла либо дерева.
Поликарбонат отличаются по весу, который зависит от толщины листа. Шаг обрешетки под поликарбонат должен составлять от 60 до 80 см. Обрешетку, выполненную из металла или дерева крепят на стропила (прямые либо арочной формы).
Расстояние между стропильными ногами под поликарбонат, как правило, составляет 150- 230 см. Для правильного вычисления расстояния между стропилами нужно учесть площадь остекления, толщину и размеры листов. Также следует помнить о том, что листы поликарбоната монтируют с небольшими зазорами.
Расстояние между стропилами – один из ключевых параметров, влияющих на прочность конструкции. Грамотный расчет шага установки стропил позволяет возвести кровлю, устойчивую к высоким эксплуатационным нагрузкам.
Нагрузки на кровлю и расчет стропильной системы
Разработка проекта односкатной или двухскатной крыши начинается с выбора типа стропильной системы, угла наклона скатов (высоты крыши) и материалов для возведения конструкции. Расчет расстояния между стропильными ногами выполняется с учетом нагрузок, которые будет испытывать крыша в процессе эксплуатации. В число постоянных нагрузок входит :
- вес материалов, из которых изготовлена стропильная система;
- вес кровельного покрытия;
- вес материалов кровельного пирога (гидроизоляция, пароизоляция, утеплитель);
- вес элементов отделки жилого чердака или мансарды.
Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся :
Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы :
- измеряется длина будущего ската кровли;
- полученное значение делится на оптимальное числовое значение шага стропил;
- к полученной величине прибавляется единица, результат округляется;
- длина ската кровли делится на округленный результат.
Итоговый результат позволит определить, через какое расстояние следует ставить стропильные ноги. Определение шага не может быть предельно точным, так как требуется учитывать целый ряд дополнительных факторов, включая ширину утеплителя, особенности монтажа обрешетки под различные виды кровельного материала. Если проектируется крыша с дымоходом, шаг можно скорректировать с учетом его расположения, чтобы не пришлось в дальнейшем убирать часть стропила и ставить опорную конструкцию, такую, как специальная стропильная система.
Расстояние между стропилами под шифер
Шифер – традиционный кровельный материал. К его достоинствам относятся такие характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям (исключая механические) и низкая стоимость. Шифер позволяет создать кровельное покрытие, ремонт которого можно свести к замене отдельных элементов. Шифер имеет большой вес и требует монтажа достаточно мощной стропильной системы. Расчет расстояния, на каком необходимо ставить стропила под шифер, ведется с учетом сечения бруса для изготовления стропильных ног.
Оптимальное решение – монтаж системы под шифер, в которой промежуток между стропилами должен быть не менее 800 мм . Чтобы конструкция под шифер выдерживала не только вес материала, но и повышенные внешние нагрузки, обрешетка выполняется из бруса или доски сечением не менее 30 мм. Выполняя расчет стропильной системы под шифер, следует читывать, что данный материал имеет достаточно большие ограничения по выбору угла наклона скатов.
Стропила под металлочерепицу
Металлочерепицу активно используют в качестве практичного и эстетичного кровельного материала при обустройстве односкатной, щипцовой, вальмовой или сложной крыши. Каркас под металлочерепицу возводится по стандартным принципам. Чтобы рассчитать, на каком расстоянии лучше ставить стропилины, необходимо учесть нагрузки и угол наклона кровли. Металлочерепицу характеризует относительно небольшой вес, благодаря чему она может послужить заменой старому кровельному покрытию из шифера или керамической черепицы. При этом стропила не потребуется усиливать или менять шаг их установки.
Стандартный шаг стропил под металлочерепицу составляет 600-900 мм. Сечение элементов может составлять 50-150 мм – этого достаточно, чтобы создать надежный каркас под металлочерепицу. Но если предполагается использование утеплителя, слой которого в районах с низкими зимними температурами должен составлять 200 мм, для стропил под металлочерепицу рекомендуется использовать брус 200х50, чтобы не монтировать дополнительную систему, удерживающую утеплитель. Промежуток между стропилами под металлочерепицу лучше подогнать под ширину листового или рулонного теплоизолятора .
Профнастил: стропила и обрешетка
Профнастил относится к легким и удобным в применении кровельным материалам. Оцинкованный или покрытый декоративно-защитным слоем профнастил может использоваться как для монтажа односкатной кровли подсобного помещения или гаража, так и для двухскатной крыши жилого дома. Как рассчитать расстояние, необходимое для установки стропил под профнастил?
Чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции, стропила под профнастил достаточно ставить с шагом 600-900 мм. При этом необходимо обратить внимание на угол наклона крыши. Расчет показывает, что при высоких внешних нагрузках профнастил лучше укладывать на систему с минимальным шагом . Но если расстояние между стропилами под профнастил близко к максимальному, а угол уклона крыши небольшой, то конструкция усиливается за счет использования более частой обрешетки. В этом случае шаг обрешетки под профнастил должен быть около 50 мм, ширина элементов – не менее 100 мм.
Стропильная система под мягкую кровлю
К мягкой кровле относятся битумные и битум-полимерные рулонные материалы, кровельные мембраны, а также мягкая черепица. Мягкую кровлю характеризует относительно небольшой вес и отсутствие необходимости монтажа массивной стропильной конструкции.
Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 600 мм, максимальное – 1500 мм. При монтаже опоры под мягкую кровлю важно учесть угол наклона скатов: чем меньше угол, тем меньше должно быть расстояние между опорами для сплошной обрешетки. На выбор шага влияет и толщина материала для обрешетки – чем толще лист фанеры или ОСП, тем больше может быть шаг установки стропильных ног.
Ондулин: расчет стропил
Ондулин (битумный шифер) укладывается на ровную сплошную обрешетку, выполненную из листового материала. Это позволяет кровельному покрытию успешно сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Обрешетка под ондулин опирается на стропила, которые должны располагаться с шагом 600 – 1000 мм, в зависимости от угла наклона двухскатной или односкатной крыши.
Стропила под ондулин изготавливаются из бруса сечением 200×50 мм. Выбирая, на каком расстоянии ставить стропильные ноги для конструкции под ондулин, рекомендуется учесть ширину утеплительного материала, чтобы упростить его монтаж. Такой расчет позволяет снизить финансовые затраты на обустройство кровли.
Крыша из сэндвич-панелей
Кровля из сэндвича чаще всего возводится на домах из сип-панелей или постройках ангарного типа. Особенностью сэндвича является его жесткость на изгиб, что позволяет обходиться без установки традиционных стропил. Небольшие пролеты от конька двухскатной крыши до верхней части стены (либо расстояние между опорными конструкциями односкатной кровли) допускают монтаж сэндвича без дополнительных опор.
Если длина пролета превышает 4 метра, необходимо установить дополнительные прогоны. Для монтажа крыши из сэндвича на жилом доме нередко устанавливают традиционную стропильную систему, но в этом случае стропила можно расположить с большим шагом – они выполняют функцию опоры для прогонов. Расстояние между стропильными ногами выбирается исходя из длины имеющегося материала для прогонов и длины несущих стен. Технические параметры сэндвича позволяют кровле выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки .
Поликарбонат: возведение опорной конструкции
Поликарбонат в последнее время активно используется в качестве кровельного материала. В первую очередь поликарбонат востребован при строительстве беседок, навесов, зимних садов. Обрешетка и стропильная система под поликарбонат может изготавливаться из дерева или металла.
