Двускатная крыша: стропильная система под металлочерепицу. Межстропильное расстояние: технология расчета На каком расстоянии ставятся стропила двускатной крыши

Расстояние между стропилами под металлочерепицу в обязательном порядке учитывает усилия, складывающиеся из ветровой, снеговой нагрузки, собственного веса конструкций, кровли. Кроме того, влияют на шаг стропил под металлочерепицу следующие факторы:

• расположение труб – деревянные элементы кровли должны отстоять от дымохода на 25-35 см, не должны мешать прямым траекториям вентиляционных каналов, фановых труб;
• конфигурация кровли – необходимо наличие стропильной ноги в месте примыкания конька щипцовой, шатровой крыши.

Все деревянные элементы стропильной системы изготавливаются из деревьев хвойных пород, влажность которых не превышает 20%.

Шаг стропильных ног вычисляется на этапе проектирования для составления сметы. Это значительно снизит количество отходов, обрезков кроя пиломатериалов.

Что нужно знать при выборе оптимального расстояния между стропилами?

Схема кровли с висячими стропилами.

Собрав при прочностном расчете присутствующие нагрузки, проектировщик равномерно распределяет их на несущие стены. Принцип вычисления одинаков для наслонных, висячих стропил, отличаются лишь схемы крепления элементов в коньке, на мауэрлате.

Минимальный, максимальный шаг деревянных стропил под металлочерепицу регламентируются 0,7 м, 1,2 м соответственно.

При выборе шага 60 – 100 см длина стропил не может превышать 6 м, с ее уменьшением допускается разбежка до 1,2 м. Если поставить ноги чаще 60 см, это излишне утяжелит кровлю, увеличит бюджет строительства. Если увеличить шаг больше 1,2 м, резко снизится несущая способность, ресурс конструкции.

Сплошная обрешетка из деревосодержащих плит добавляет прочность, жесткость стропильной системы. При этом допускается увеличение шага на 0,3 – 0,2 м по сравнению с периодической обрешеткой из бруска либо обрезной доски. Однако для экономии бюджета строительства сплошная обрешетка для металлочерепицы используется крайне редко. Материал обладает достаточной прочностью, жесткостью за счет дополнительных поперечных ребер профиля.

Шаг больше 1,2 м не используется даже при применении стропил из металлопроката, несмотря на достаточный запас прочности материала. Это обусловлено возможным прогибом листов кровли во время обильных снегопадов, ураганного ветра.

Сечение бруса, из которого выполнены стропильные ноги, тоже влияет на шаг стропил, поскольку изменяется площадь опирания обрешетки, вес кровли. Оптимальным вариантом считается брус 150 х 50 мм с разряженной обрешеткой с шагом 4 – 7 см в зависимости от шага поперечной волны.

Пример расчета для двускатной крыши

При выполнении проекта специалистами на начальном этапе известен кровельный материал. Для того чтобы узнать рекомендуемый шаг стропил, можно воспользоваться таблицами СНиП, после чего скорректировать значение в соответствии с эксплуатационными условиями. Пример таблицы приведен ниже:

Табличные значения соответствуют стропилам простых одно- двускатных крыш. Вначале выбирается сечение ноги, длина элемента, расстояние между центрами бревна, бруса получается автоматически. На следующем этапе длина ската в коньке делится на шаг стропил с добавлением единицы. Таким образом, подсчитывается количество ног с округлением числа в большую сторону. Затем остается скорректировать расстояние между деревянными стропилами по факту. Например, при длине конька 7,5 м, стропильной ноге сечением 16 х 2 см (доска) длиной 4 м получится:

7,5/0,7 = 10,7 + 1 = 11,7 шт. округляем до 12 стропил.

Уточнение размера позволяет вычислить межцентровое расстояние для монтажа после установки крайних ног:

7,5/12 = 62,5 см.

Слуховые окна располагают между соседними стропилами, в местах прохождения труб, дымоходов ноги смещают на расстояние, указанное в СНиП. Все остальные элементы системы остаются на местах, область примыкания к трубам при необходимости усиливается:

• в две соседних ноги врубается лежень;
• короткое стропило врубается в него одним концом, второй примыкает в коньке к элементу противоположного ската;
• смещенные ноги в верхней части опираются на коньковый прогон, закрепленный к двум стропильным фермам как минимум.

Таким образом, система получает необходимую жесткость без потери несущей способности, соблюдаются требования пожаробезопасности деревянных деталей крыши.

Материал стропильных ног

Материалом стропил чаще является брус 25 х 10 см – 15 х 4 см, позволяющий снизить бюджет строительства.

При выборе пиломатериала естественной влажности застройщик гарантированно получает усадку конструкции в первые полтора года на 5-7 см по высоте. Увеличив пункт сметы на обустройство стропильной системы на 70%, можно приобрести клееный брус, значительно снизив конструкционные нагрузки, повысить ресурс крыши вдвое.

Расстояние между стропилами останется неизменным, однако вместо строганного бруса 17,5 х 5 см, рекомендуемого строительными нормами для пятиметровых ног, расставленных через 0,6 м, можно обойтись клееным брусом меньшего сечения 15 х 4 см. Снизятся транспортировочные затраты, облегчится работа на высоте, крой материала.

Сборными стропилами из досок пользуются при одноименной схеме крепления ферм вальмовой крыши. Верхние скаты выполняются из одиночных досок, нижние из трех досок, сшитых саморезами со смещением в рядах.

Выбор металлических стропил оправдан при сложной конфигурации кровли, обилии вентиляционных труб, дымоходов, обойти которые с соблюдением требований СНиП, пожаробезопасности не представляется возможным. В этом случае шаг между стропилами максимально увеличивается, так как металлопрокат гораздо прочнее пиломатериала.

Если стропила крепятся в нижней части к мауэрлату, шаг ног не критичен, элементы могут при необходимости смещаться на нужное расстояние в любую сторону. Если используется схема опирания на затяжки, являющиеся балками перекрытия, сместить отдельные элементы гораздо сложнее. В этом случае увеличивается количество отходов кроя при обшивке чернового потолка, пола чердачного либо мансардного помещения.

Срок эксплуатации и итоговая надежность крыши заключаются в правильной подготовительной работе, к которой можно отнести верно выбранное расстояние между стропилами. Именно от этого элемента несущего каркаса напрямую зависит распределение нагрузки на несущий каркас, ошибка в расчетах которого может привести к деформации и обрушению всей крыши. Итак, расчет общего расстояния между стропильными элементами является одной из самых важных задач при планировке и просчете несущего дома.

Основная технология расчета

Шаг стропил – это точное расстояние между двумя ногами одной стропильной фермы. Чаще всего, при частном строительстве, используют расстояние между ногами около одного метра, но точные цифры должны исходить из детального просчета несущей способности выбранного типа кровельной системы. Для того чтобы самостоятельно выполнить такой расчет, необходимо придерживаться следующей схемы действий:

1. Измерив карниз конструкции крыши, необходимо определить общую длину кровельного ската.
2. Полученное значение нужно разделить на подобранный и самый оптимальный шаг стропил. Другими словами, если в стропилах выбран размер ровно один м, то и длину ската необходимо разделить на эту единицу измерения.
3. К получившемуся результату добавляется единица, после чего можно округлить готовое значение. Именно этот метод позволяет определить количество стропильных ферм на одном скате крыши.
4. Теперь стоит разделить длину кровельного ската на полученное количество стропильных ферм, что и позволит определить шаг стропил.

Стоит напомнить о том, что данный способ просчета такого строительного элемента, как шаг стропил, не может считаться предельно точным, ведь при таких расчетах стоит учитывать и особенности выбранного кровельного материала, что может быть проблемой при отсутствии должного опыта в этом деле. Именно по этой причине, ниже будут описаны способы, которые позволят выбрать правильный шаг стропил для популярных кровельных материалов.

Керамическая черепица и монтаж стропил

Главная особенность изготовления и монтажа стропильной несущей системы под черепицу керамического типа заключается в предельно большом весе кровельного материала, который в своей совокупности в десятки раз превышает вес любого кровельного материала.

Как правило, данный тип и размер кровельного материала предусматривает до 60 кг на один квадратный м стропильной несущей системы. Все это становится причиной использования только сухого пиломатериала на крыше, который исключает возможность дальнейшей деформации при высыхании и давлении.

При использовании деревянного бруса на крыше, сечение которого составляет 150х50 мм, шаг между может колебаться от 70 до 120 см.

Кроме того, расстояние между стропильными ногами может зависеть и от общего уклона крыши.

Не стоит забывать и о длине самих ног стропильного типа. Чем больше будет такая длина, тем меньшее расстояние должно быть между ногами стропил, иначе несущий каркас крыши будет лишен максимальной прочности и устойчивости.

Специалисты рекомендуют использовать не более 80 сантиметров шага между стропильными фермами, если уклон крыши составляет до 45 градусов. Отдельное внимание стоит уделить системе обрешетки при использовании керамического кровельного материала на крыше.

Для определения такого шага необходимо учитывать особенности каждого отдельного элемента кровельного материала, а именно каждой плитки черепицы. Для того чтобы выполнить правильный расчет шага обрешетки под такой материал, необходимо от скатной длины отнять длину самого нижнего ряда и то расстояние, какое находится между последним бруском и рядом обрешетки.

Как правило, все разновидности такого кровельного материала имеют длину не более 40 см. При укладке плитки монтируются внахлест, что отнимает у нижнего ряда до 9 см. Другими словами, правильный шаг при таком расчете составляет от 31 до 35 см.

Металлическая черепица и способы укладки

Как правило, применение металлической черепицы при частном строительстве считается самым распространенным, на что имеется целый ряд причин и положительных характеристик данного кровельного материала на крыше.

Если сравнить такой материал кровельного типа с тем, какой был описан выше, то можно отметить несколько разительных отличий, каждое из которых можно смело считать положительной особенность материала. Во-первых, стоит напомнить о простоте и скорости монтажа такого материала, какой выполнен в листовом типе, позволяя покрывать значительный участок крыши за один раз.

Второй особенностью металлической черепицы на крыше можно считать предельно маленький вес материала, что положительно отражается на монтаже, работе на крыше и нагрузке на несущий каркас кровельной системы.

Эту особенность можно считать самой главной, ведь она отвечает за меньшие затраты труда и времени при организации стропильной несущей системы. При использовании данного кровельного материала применяют шаг стропильных несущих ног от 60 до 95 см, ведь сниженный вес и размер кровли не требует высоких параметров сопротивляемости нагрузке.

При таких показателях стоит использовать теплоизоляционный материал, толщина которого не менее 15 см, который укладывается между стропилами. При организации , толщина изоляционного материала должна или может быть большей, ведь это необходимо для обустройства жилого этажа на чердачном помещении. Это влияет и на такой элемент, как толщина материала, который используется для изготовления стропильных несущих ног.

Все это говорит об отсутствии значимых отличий в стропильной системе под металлическую черепицу на крыше. Данный кровельный материал предусматривает стандартные знания об устройстве стропильной и кровельной систем, ставить которые просто необходимо. Главным отличием такой системы может быть крепление опоры верхнего типа к коньковому прогону, а не через сам брус конькового типа.

Полученное через монтаж стропильных ног свободное пространство вверху системы идеально подходит для вентиляции всего подкровельного пространства,какое металлическом кровельном материале часто покрывается конденсатом.

В том случае, когда проводятся изменения в крыше старого деревянного дома, необходимо полностью удалить мауэрлат, заменив его распространенным венцом верхнего типа. В таком венце необходимо ставить метки и сделать выборки с нужным шагом, в которые и будут устанавливаться элементы стропильных несущих ног. Это позволяет более точно рассчитать шаг стропильных несущих ног и произвести их монтаж.

Профнастил и определение расстояния между стойками

При использовании такого кровельного материала, как профнастил, расчет правильного шага стропильных несущих ног составляет 60-90 см, что практически совпадает со всеми описанными типами конструкций и кровельных материалов.

При необходимости ставить больше расстояние между элементами стропильных ног, необходимо подстраховаться поперечными элементами обрешетки с большей толщиной и сечением. Это позволит укрепить всю несущую конструкцию, что позволит продлить срок службы всей кровли. Шаг между составляет около 50 сантиметров, при использовании доски, размер которой не менее 10 сантиметров.

Когда дело доходит до такого момента, как расчет обрешетки на стропильной системе, то не стоит забывать о том, что последняя доска должна быть толще на 1,5 сантиметра, чем все остальные элементы системы. Перед тем, как ставить элементы обрешетки стоит помнить о наличии дымохода и специальной системы, которая должна быть на каждой крыше. Это позволит сэкономить время на расчет и переделку стропильной системы, и обрешетки в целом.

Ондулин и методы монтажа конструкции

Как и в вышеописанных случаях, ондулин предусматривает расчет шага стропильных несущих ног от 60 до 100 см, что делает такие размеры стандартными, при использовании самых популярных кровельных материалов.

Сами стропильные фермы изготавливаются из пиломатериала сечением 200х50 миллиметров, чего вполне достаточно для того, чтобы прочность и надежность стропильной системы находились на максимальном уровне, а ставить их было просто. Сразу стоит отметить тот факт, что описываемый кровельный материал нуждается в сплошной системе обрешетки, что позволит материалу качественно сопротивляться нагрузкам от снежных толщ, а также солнечному воздействию.

В некоторых случаях можно использовать и прореженный тип обрешетки, расчет которой довольно прост, если для этого используется деревянный брус, шаг между элементами которого составляет не более 30 см. Как правило, такой вариант требует больших затрат, чем необходимо для устройства сплошной обрешетки. Другими словами, применять прореженный тип системы в таком случае неактуально.

Шифер и стропильная конструкция под него

Как правило, шиферное покрытие считается самым распространенным в нашей стране. Причиной такого показателя можно считать предельно низкую стоимость материала, простоту и скорость монтажа, а также возможность замены отдельных листов при повреждении отдельных участков кровли.

Расстояние между стропилами под такой тип кровли должно составлять 80 см. Именно такое расстояние считается самым оптимальным решением при сочетании нагрузки от веса шиферных листов.

Обрешетка в такой системе нужна прореженного типа с использованием доски или бруса любого типа, но определенного сечения, которое не должно быть менее 30 мм. Такая толщина доски или бруса нужна для качественного и правильного распределения веса от самого кровельного материала, а также от зимних осадков.

Не стоит забывать о постоянном запасе прочности при организации стропильной системы, что может потребоваться при непредвиденных обстоятельствах, связанных с механическими нагрузками и непогодой. Все остальные особенности стропильной и обрешеточной системы не имеют особых отличий от перечисленных выше вариантов. Другими словами, под все остальные типы покрытий мы определяем расстояние аналогично, как для вышеуказанной кровли.

Каркас крыши должен быть надежным и прочным. Но без грамотно проведенных расчетов этого достигнуть сложно. В процессе проведения вычислений определяют, на каком расстоянии ставить стропила на крыше.

К чему может привести неверный или неточный расчет нагрузок, которым подвергнется стропильная конструкция? К самым негативным последствиям, начиная от деформации стропильных ног и порчи покрытия кровли и заканчивая обрушением основания каркаса крыши. Поэтому при проектировании зданий в перечне обязательных расчетов имеются данные, какое должно быть расстояние между стропилами крыши. Существует определенная методика, позволяющая рассчитать эту величину.

Методика вычисления расстояния между стропилами

Расстояние между стропилами на крыше получило название шаг стропил. Как правило, шаг стропильных ног в конструкции крыши обычно превышает один метр, а минимальный промежуток колеблется в пределах 60 сантиметров.

Расчет необходимого количества стропил для кровли определенной длины и шаг стропил производят следующим образом:

Стропильная конструкция под металлочерепицу

При строительстве загородной частной недвижимости металлочерепичную кровлю можно встретить чаще всего. Этот кровельный материал похож на настил, выполненный из глиняной черепицы, но по сравнению с ним имеет ряд достоинств. Листовую металлическую черепицу легко монтировать, поэтому возвести крышу можно в более короткие сроки, стропильная система под металлочерепицу также не отличается сложностью.

Металлочерепица легче, чем керамическая продукция, различие в весе иногда достигает 35 килограммов из расчета на квадратный метр в зависимости от толщины изделий (прочитайте также: " "). Благодаря значительному снижению веса настила кровли появляется возможность уменьшить толщину элементов стропильной конструкции и размеры сечения брусков обрешетки, увеличить шаг установки стропил.

Под металлочерепичное покрытие стропильные ноги монтируют с расстоянием от 600 до 950 миллиметров, при этом сечение материала изготовления конструкции составляет 150 на 50 миллиметров. По мнению специалистов, в данном случае, если разместить между стропилами утеплитель толщиной в 150 миллиметров, то такая теплоизоляция позволит создать комфортные условия для пребывания в помещении мансарды. В то же самое для большей надежности желательно выбрать 200-миллиметровый утеплитель.

При монтаже стропил для обеспечения вентиляции пространства, которое заполнено утеплителем, в стропилах около верхней кровли сверлят отверстия, имеющие диаметр 10-12 миллиметров.

Технология создания стропильной системы под металлочерепицу не имеет существенных отличий от конструкций для других видов кровельных материалов. Единственная особенность заключается в том, что у стропил верхняя опора монтируется на коньковый прогон сверху, а не сбоку на коньковый брус. Наличие свободной зоны между стропилами обеспечивает циркуляцию воздуха под настилом кровли, а это в силу использования материала из металла понижает риск появления конденсата.

Стропильная система односкатной крыши, основные преимущества и характеристики ").

Расстояние между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра (читайте: " "). Стропилами регулируют величину свеса кровли.

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.

Двухскатная крыша – одна из самых распространенных и универсальных конструкций кровли строений различного назначения. Их можно делать как холодными для нежилых чердачных помещений, так и утепленными для мансардных комнат.

Важно. Дом имеет два главных архитектурных элемента, играющих решающую роль в долговечности и безопасности эксплуатации: фундамент и крыша. Во время их проектирования нужно в точности выполнять все требования строительных норм и правил.

Проектированием и строительством стропильной системы могут заниматься только профессионалы. Они должны иметь глубокие теоретические знания и большой практический опыт выполнения подобных работ, только практика позволяет принимать оптимальные решения по ходу строительства.

Каждый дом имеет свои индивидуальные особенности, каждая партия пиломатериалов отличается по прочности, каждый несущий узел может изготавливаться и фиксироваться различными способами. Все это влияет на устойчивость стропильной системы, повышает или уменьшает сметную стоимость крыши и т. д. Нужно добиваться такого варианта, чтобы стропильная система была максимально простой в строительстве и при этом одновременно надежной и дешевой.

Есть очень много различных мнений неопытных застройщиков о том, как выбирать расстояние между стропилами. Некоторые на полном серьезе дают советы по выбору этого параметра для каждого вида кровельного материала: натуральной или искусственной штучной черепицы, металлочерепицы и профнастила, мягких битумных или шиферных покрытий На самом деле все это не так, архитекторы никогда не ставят в исходных данных во время расчета шага стропильной системы тип кровли.

Физические свойства кровельных материалов, совместно и иными факторами, оказывают влияние не на расстояние между стропилинами, а на их размеры и дополнительные конструктивные элементы стропильной системы для повышения устойчивости конструкции, среди которых:

• вертикальные опоры;
• горизонтальные прогоны;
• угловые подпорки;
• ригели и прочие специальные элементы.

В конструкции крыши деревянного дома множество различных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию и фиксируется определенным образом. Чтобы узнать подробно, из каких элементов состоит крыша деревянного дома, . Вы найдете не только описание элементов, но и лучшие практические советы!

Перед началом расчетов инженеры имеют исходные данные (техническое задание) по всей системе, с учетом этих величин рассчитываются остальные параметры. В числе исходных данных есть и шаг стропилин, он известен до начала проектирования и не изменяется в окончательном проекте. Что именно влияет на этот параметр?

Важно. Шаг стропильных ног измеряется между осями, при выборе окончательного параметра нужно принимать во внимание толщину досок. Для монтажа утеплителя важное значение имеет расстояние между боковыми плоскостями, а не осями стропилин.

Какое влияние на расстояние стропилин оказывает тип кровельных материалов

На этом вопросе необходимо подробно остановиться, довольно много застройщиков не до конца понимают проблему. Для ответа нужно знать принципиальные отличия материалов и их влияние на расстояние и расчет стропил. Подчеркнем, что имеются в виду не эксплуатационные характеристики кровельных покрытий или их дизайнерский вид, а именно конструкционные и физические различия.

1. Линейные размеры. Больше всего размеры у металлических покрытий, может достигать восьми метров.

   

   

   Все эти материалы имеют принципиально разные методы фиксации к стропильной системе. Но никакого влияния на шаг стропилин они не оказывают.

2. Прочность на изгиб. Есть ошибочное мнение, что для гибких кровельных материалов нужно уменьшать шаг, это не так. Ни одно кровельное покрытие не фиксируется непосредственно к стропильным ногам, для этого изготавливается обрешетка, при ее обустройстве учитываются способы крепления. Причем для некоторых видов кровельных покрытий нужно очень точно контролировать – материалы имеют точно предусмотренные во время изготовления места фиксации.

   

3. Вес. На расчет стропильной системы оказывают влияние только тяжелые покрытия: штучная черепица и асбестоцементный шифер. Все остальные типы кровель имеют настолько незначительную массу, что она не учитывается при проектировании конструкции.

   

Цены на различные виды черепицы

Черепица

Алгоритм расчета стропильной системы

Как уже выше упоминалось, расстояние между стропилинами задается на начальном этапе и зависит от характеристик утеплителей. Они влияют еще на один их важный параметр – ширину досок.

Она должна учитывать минимальную толщину утеплительного слоя с учетом климатической зоны расположения здания. Если в холодных регионах утеплитель должен иметь толщину 20 см и более, то для более теплого климата достаточно 10 см утеплителя. Соответственно, ширина доски для стропилин от 20 см до 10 см.

Практический совет. Всегда нужно учитывать стоимость пиломатериалов. Есть варианты, когда намного выгоднее для стропильных ног использовать доски шириной 10 см, а глубину ниши под утеплитель увеличивать за счет наращивания обыкновенными тонкими низкокачественными. Но во всех случаях главный критерий размеров – возможность держать максимальные расчетные нагрузки.

Расчет стропилин выполняется в несколько этапов.

Определение усилий на крышу

На скат кровли действуют несколько видов нагрузок, они имеют различное значение и свои особенности влияния на прочность системы.

1. Постоянные нагрузки. Имеется в виду вес строительных материалов для стропильной системы и масса кровельных покрытий. Если в качестве покрытий будут применяться тяжелые виды материалов, то их масса обязательно учитывается.

   

   Что касается легких металлических листов, это необязательно.

   

   Дело в том, что крыша относится к особо важному конструктивному элементу здания, а они имеют запас прочности не менее 140%. Это значит, что конструкция может выдерживать нагрузки почти в полтора раза больше от расчетных. Максимальные нагрузки на крышу создает снег и ветер. Значения этих усилий измеряются сотнями килограммов, а масса металлических листов всего несколько килограмм на квадратный метр. Коэффициент запаса прочности полностью перекрывает возможное увеличение усилий.

   

2. Переменные нагрузки. К ним причисляются снеговые и ветровые усилия, они размещаются в таблицах, имеющихся в строительных нормах и правилах. При этом учитывается расположение строения (в городе или на открытой местности), этажность, форма крыши и т. д. Нужно иметь в виду, что в последнее время климат стремительно меняется, а в таблицах сведения пятидесятилетней давности. Применять их не очень корректно, лучше брать данные из сводок гидрометцентра своего региона.

   

   

Максимальные постоянные и временные нагрузки суммируются и увеличиваются примерно на 40% для создания запаса прочности всех несущих элементов. Коэффициент запаса можно учитывать и по другой методике. После выполнения всех инженерных расчетов определяются линейные параметры стропилин, в окончательном варианте они умножаются на коэффициент 1,4, результаты используются во время создания рабочих чертежей стропильной системы. Каким способом пользоваться не имеет значения, главное соблюдать точность математических расчетов, а выполнить их может лишь специалист со специальным техническим образованием.

Методика прописана в СНиПе 2.01.07-85, в него внесены изменения некоторых формул, принятые в 2008 году. Перед тем как принимать во внимание расстояние между стропилинами, следует узнать все нагрузки, действующие на них.

Снеговые нагрузки

Цены на снегозадержатели

Снегозадержатель

Инженеры пользуются формулой

Формула 1. Определение снеговой нагрузки

Мы уже упоминали, что нормативная нагрузка может значительно отличаться от фактической, в связи с этим рекомендуется применять более современные данные. Что касается угла наклона крыши α, то этот параметр задается в исходных технических условиях на проектирование стропильной системы. Коэффициент µ определяется по формуле

Формула 2. Определение µ

Одна составляющая нескольких усилий на стропила определена, теперь следует переходить к остальным видам нагрузок.

Важно. Обратите внимание, что снеговые нагрузки в зависимости от климатического региона колеблются в пределах 120–180 кг/м2. Теперь должно быть понятным, почему вес легких кровель можно игнорировать, их усилия примерно 5–7 кг/м2, это в пределах математической ошибки. Кроме того, применяется коэффициент запаса прочности. 40% от 180 кг составляет 72 кг, эта величина намного больше массы металлических кровель и уже учтена во время расчетов стропилин на прочность.

Ветровые нагрузки

Эти усилия могут достигать существенных величин и обязательно принимаются во внимание при расчете параметров стропильных ног. При этом различаются два вида ветровых нагрузок. При наклоне скатов более 30° ветер пытается их опрокинуть, с большим усилием давит на подветренную сторону крыши. Если уклон небольшой, то из-за разностей скорости движения воздушных потоков появляется подъемная сила, отрывающая кровлю от мауэрлата. Ветровые нагрузки определяются по формуле

Коэффициент ветрового давления по высоте включает несколько факторов. Все они имеют сложную методику расчетов, которые выполняются грамотными инженерами-термодинамиками.

Для облегчения расчетов в нормативных документах есть готовая таблица, конкретный коэффициент выбирается в зависимости от:

• высоты здания;
• типа местности (открытая или закрытая);
• высоты городских застроек.

Аэродинамический коэффициент может быть больше единицы или меньше единицы. В первом случае ветровая нагрузка увеличивается, во втором немного уменьшается. Для большинства зданий делаются упрощенные расчеты по ветровым нагрузкам, принимается, что коэффициент равен 0,8.

Масса элементов стропильной системы и кровли

С учетом особенностей обрешетки и материалов изготовления стропильных ног их общая масса может увеличивать значения нагрузок на систему в пределах 30–50 кг/м2. Как уже упоминалось, этот параметр можно игнорировать. Большой коэффициент запаса делает крыши универсальными, их можно покрывать любыми видами кровельных материалов.

Расчет стропильных ног

Расстояние между ними имеется в техническом задании на проектирование, является стабильной величиной и прописано в техническом задании на проектирование. Далее следует узнать линейные размеры стропилин, чтобы они выдерживали максимально возможные во время эксплуатации усилия. Распределенная нагрузка на погонный метр ноги определяется по формуле

У нас имеются все исходные данные для расчета распределенной нагрузки.

Теперь можно переходить к подбору оптимального сечения стропильной ноги. При этом следует руководствоваться таблицей ГОСТа 24454-80, в которой указаны стандартные размеры пиломатериалов (толщина и ширина).

Номинальные размеры толщины и ширины обрезных пиломате­риалов с параллельными кромками и толщины необрезных и обрезных пиломатериалов с непараллельными кромками

Обязательно следует ознакомиться с таблицей, это нужно для понимания методики выбора досок. К примеру, при толщине 16 мм максимальная ширина доски 150 мм, а при толщине 75 мм максимальная ширина увеличивается до 275 мм.

Нужно задать ширину сечения доски и с учетом этого параметра рассчитать высоту. Используется формула

Она подходит для случаев, когда уклон крыши α < 30°.

Если угол наклона ската α > 30°, то нужно пользоваться формулой

• H – искомая высота доски для стропилины;
• Lmax – расстояние между самыми удаленными точками упора стропилины. Для небольших скатов равняется расстоянию от конька до мауэрлата, в других случаях нужно устанавливать различного типа упоры и измерять расстояние с учетом их расположения;
• Qr – распределенная нагрузка на стропильную ногу, она вычислялась ранее;
• B – толщина доски, выбирается произвольно с учетом индивидуальных особенностей стропильной системы;
• Rизг – нормативные показатели сопротивления древесины на изгиб.

Зависят от качества пиломатериалов и сорта древесины, берутся из таблиц государственных стандартов. Качество пиломатериала играет решающую роль в показателях сопротивления пиломатериалов на изгиб.

К примеру, если для первого сорта сосны Rизг = 140 кг/см2, то для третьего сорта этот параметр уменьшается до 85 кг/см2. Нормативы жестко регламентируют радиус изгиба крыши, если он слишком маленький, то велики риски образования протечек из-за нарушения целостности кровельных покрытий. Для всех элементов крыши величина прогиба не может превышать L (длина рабочего участка)/200.

В СНиПе есть формула проверки условия, при котором прогиб не превышает установленные нормы

Если сумма превышает единицу, то необходимо увеличивать толщину или ширину стропильной ноги.

Пример расчета

Известно количество стропилин, эта величина всегда определяется с учетом необходимого расстояния между ними. В нашем случае шаг 80 см, угол наклона ската 35°, длина рабочего участка 280 см. Стропильная система изготавливается из сосны, радиус изгиба этого материала первого сорта 140 кг/см2. В качестве кровельного материала будет использоваться штучная цементно-песчаная черепица. Это очень тяжелый материал, его вес рекомендуется принимать во внимание. Масса квадратного метра черепицы достигает 50 кг. Теперь все исходные данные известны, можно приступать к расчетам.

С учетом климатической зоны суммарная ветровая и снеговая нагрузка равняется 253 кг/м2, к ним следует прибавить вес черепицы, итого получается 303 кг/м2. Распределенная нагрузка на стропилину вычисляется по формуле и в нашем случае составляет 242 кг/м2. Планируется стропилины делать толщиной 5 см, нужно найти их ширину.

Применяем формулу

Используется именно эта формула из-за того, что угол наклона ската более тридцати градусов. Теперь осталось проверить, не будет ли превышен максимально допустимый радиус прогиба стропилины. Если значение менее единицы – все в норме. Если оно более единицы, то необходимо увеличивать линейные размеры досок.

Цены на брус

Когда нужно рассчитывать расстояние между стропильными ногами

Такая необходимость возникает очень редко и в основном касается нежилых помещений. К примеру, застройщик уже имеет доски для изготовления стропильной системы, ему необходимо знать, на каком расстоянии фиксировать стропила, чтобы крыша выдерживала расчетные нагрузки. То есть, нужно делать обратный расчет. Если в стандартной ситуации расстояние известно и с учетом этих параметров подбираются размеры досок, то во втором случае все наоборот. Известны размеры стропильных досок, нужно определить шаг стропилин. Делается это в таком порядке.

Зная общую нагрузку на крышу и максимальную нагрузку на одну стропилину простым арифметическим действием определяем количество стропильных ног. Разумеется, все округления делаются в большую сторону, излишек запаса прочности стропильной системе никогда не повредит. Последний этап – длина ската крыши делится на минимальное количество стропилин и получается расстояние между ними. Округления нужно делать в сторону уменьшения шага.

Видео – Выбор расстояния между стропилами