Расстояние между стропилами: какой шаг должен быть между стропилами

От чего зависит шаг между стропилами?

Итак, расстояние между стропилами определяется такими важными факторами, как:

1. Форма крыши (двускатная, односкатная или многоскатная).
2. Угол наклона крыши.
3. Параметры бруса, который используется для изготовления стропил (ширина, толщина).
4. Конструкция стропильной системы (наслонная, висячая или скользящая).
5. Совокупность всех нагрузок на крышу (вес покрытия, атмосферные осадки и др.).
6. Материал обрешетки (доска 20х100 или брус 50х50) и ее параметры (сплошная из дерева, с пробелами 10 см, 20 см или сплошная из фанеры).

Каждый из этих параметров нужно непременно принимать во внимание.

Из чего делать стропила?

Чаще всего стропила изготавливаются из хвойной древесины. Это сравнительно недорогой, достаточно прочный и простой в обработке материал

В случае самостоятельного изготовления стропил лучше всего использовать брус сечением 10х10 либо 15х15 см.

Также при выборе древесины нужно обращать внимание на ее влажность. Максимально допустимый показатель – 20%. При более высоких значениях материал даст усадку, что приведет к нарушению конфигурации всей кровельной системы.

Из чего сделать стропила и как правильно подобрать сечения балок?

Один из самых частных запросов по стропильной системы с технической точки зрения: «Из чего сделать стропила и как правильно подобрать сечения балок?» 
Хотелось бы дать однозначный ответ, но его нет по ряду причин.
  
Во-первых, многое зависит от конфигурации кровли — чем сложнее кровля, тем проще должна быть геометрия сечения стропил, да и вся стропильная система в целом. В большинстве случает для сложных кровель со сложной геометрией подойдут прямоугольные размеры стропильных ног 150х50 или 200х50 мм. Иначе делать плоскостные резы под углами и выпиливать сложные элементы из не прямоугольной формы (например, из деревянных двутавров ) будет крайне сложно.
Во-вторых, очевидно, от длины пролета. Чем больше пролет, особенно безопорный, тем выше сечение стропил должно быть. Ведь несущую способность элемента определяет именно размер высоты сечения. Тут уже, как говориться, дешевым вариантом не отделаешься. При пролетах более 5,5 метров нужны серьезные решения.
В третьих, кровельное покрытие. Для тяжелых кровель (натуральной, композитной) надо особенно внимательно производить расчет по нагрузке. Ставить натуральную кровлю на стропила пролетом 5 метров из доски 50х150 мм — крайне не желательно. Очень велика вероятность, что это кровля окажется на чердаке или хуже на головах жильцов дома. 

В четвертых, само качество исходного пиломатериала. 
Этот момент стал крайне важен, особенно с водом в действие системы ЕГАИС. Эта система подразумевает учет движения древесины внутри страны. 
Система введена — стало все более прозрачно, но повлекло это тем самым к резкому удорожанию древесины на рынках и переориентации производителей на экспортные зарубежные рынки. Туда продавать древесину куда выгодней. 
Нам же достается не так чтобы лучшее качество. 
Какие тут есть варианты — немного вариантов — только тщательно отбирать продукт на рынке или там, где вы хотите купить брус или доску для ваших стропил.  

Из чего состоит система стропил

Любая конструкция такого рода выполняется в виде соединенных между собой элементов, строго соответствующих произведенным ранее расчетам. В составе этой системы можно выделить следующие элементы:

• накосные ноги, которые еще называют стропильными;
• упоры, шпренгели и другие крепежные детали, которые придают конструкции необходимой жесткости;
• стойки вертикального типа;
• нарожники.

Обратите внимание! Нужно с особой ответственностью отнестись к расчету длины стропил – любая, пусть и незначительная ошибка может привести к деформации геометрии крыши и, соответственно, ее обрушению.

Если вы не разбираетесь в особенностях кровельной конструкции, то лучше обратитесь к квалифицированны м специалистам. Для самостоятельного расчета исп ользуйте специальные калькуляторы и таблицы – это поможет вам избежать ошибок.

Превращаем деревянный брус в стропила

Изготавливаем шаблон, с помощью которого будет выполняться дальнейшая работа. Стропила имеют однотипную конструкцию, так что шаблон позволит вам сэкономить силы и время.

Для разметки и подрезания стропил используйте шаблонДля разметки и подрезания стропил используйте шаблон

Соединяем две доски по одному краю гвоздем. В результате вы должны получить конструкцию, напоминающую ножницы.

Ставим свободные края «ножниц» на опоры в точках будущего размещения стропил. Это позволит определить уклон кровельного ската.

Берем дополнительную пару гвоздей и фиксируем угол, установленный между досками. На этом шаблон готов. Дополнительно зафиксируйте его поперечной перекладиной. Чтобы установленный угол уклона кровельного ската не менялся под воздействием нагрузок, перекладину крепите саморезами.

Будьте предельно внимательны при создании шаблона. Даже из-за малейших отклонений вся конструкция может испортиться.

Далее делаем новый шаблон для подготовки монтажных зарезов на элементах системы. Используйте фанеру толщиной 0,5 см. Для укрепления применяйте 2,5-сантиметровую доску. Размеры зарезов подбирайте с учетом сечения используемых стропил.

С помощью готовых шаблонов делаем зарезы и начинаем собирать ферму.

Разметка противоположного конца стропилРазметка противоположного конца стропилПолноразмерный шаблон стропил

Какие есть альтернативы брусу и доске для стропил в доме?

На самом деле альтернатив крайне мало: деревянные двутавровые балки и ферменные конструкции (деревянные фермы). 
Первые хороши на длинных пролетах, имеют высокую несущую способность. Размер (высота) стропильной ноги из двутавров может достигать 300х400 мм. Это и плюс и минус. Плюс использования — укладывай утеплителя в нее сколько удобно -тепло, и заливай на кровлю хоть бетон — все выдержит. 
Минус — может не подходить под некоторые архитектурные стили.  

Требования к качеству стропил

Для изготовления стропил используют обрезные доски различного сечения. Наиболее часто встречаются детали сечением 50х150 или 50х200.  Брус квадратного или прямоугольного сечения не применяется, так как он не может обеспечить необходимую прочность конструкции или значительно утяжелит ее. Устанавливают стропила своими руками всегда на ребро. В этом направлении детали более прочны и не подвержены изгибу.

Монтаж стропильной системы хозпостройки

Для работы лучше выбирать доски хвойных пород. Связано это с несколькими их особенностями:

• наличие смолы предотвращает образование гнилей в материале;
• такие детали имеют сравнительно невысокий вес, в отличие, например, от досок того же сечения из березы;
• хвойный материал более доступен по цене, и найти его на лесопилках значительно проще.

При этом категорически не рекомендуется использовать влажную древесину. В процессе высыхания даже доска 50х150 или брус могут значительно изменить свою геометрию и испортить всю крышу. Максимальная величина содержания воды – 18%.

Кроме этого обязательно обращайте внимание на такие элементы в древесине, как сучки. Не допускается наличия гнилых выпадающих элементов, которые могут привести к снижению прочности стропильной ноги в будущем.

Подготовка деталей стропильной системы к установке

Прежде чем приступить к монтажу стропильной системы крыши своими руками рекомендуем тщательным образом обработать поверхность всех используемых в работе деталей из древесины.

Предварительно осмотрите приобретенный пиломатериал, отберите наиболее качественный. Доски с выпадающими сучками можно использовать кусками, например при удлинении или для изготовления стоек (бабок), подкосов, ригелей и других деталей кровли. После подбора достаточного количества пиломатериала его обрабатывают специальными защитными составами, предотвращающими гниение  и горение.

Наносить антипирены и антисептики своими руками можно следующими способами:

• погружением;
• кистью или малярным валиком;
• распылением.

Каждый способ хорош для тех или иных целей. После высыхания одного слоя пропитки рекомендуется выполнить повторную обработку. Желательно не смешивать составы различного назначения в одной емкости.

Монтируем стропильную систему – cобираем фермы

Определившись с количеством и размерами стропил можно приступить к сборке своими руками стропильной системы кровли. Как правило, стараются устанавливать собранные предварительно фермы. Изготавливать их можно как на чердачном перекрытии дома, так и на земле и поднимать уже готовыми.

В любом случае значительно облегчить работу помогут несколько шаблонов.

Первый из них – стропило необходимой длины с запиленными под необходимым углом торцами. При необходимости кромки могут быть обрезаны не по прямой линии, а с уступами, облегчающими монтаж деталей. Например, если стропила опираются на брус, крепление можно осуществлять стальными уголками, перфорированной стальной лентой или гвоздями. Во всех случаях фигурный пропил увеличит качество монтажа.

Второй шаблон – лист фанеры с прибитыми под необходимым углом упорами, в которые вкладываются верхние торцы стропил и соединяются ригелями – поперечными досками сечением 50х150, обеспечивающими необходимую жесткость стропильных пар. Если позволяет свободная площадь, в качестве шаблона можно использовать одну собранную своими руками ферму.

Устанавливаем фермы

Подготовленные своими руками фермы поднимают наверх. Монтаж удобно начинать с крайних пар, называемых фронтонными. Их устанавливают вертикально, контролируя положение по отвесу или прибитой к стене дома доске, и фиксируют положение с помощью дополнительных откосов. Нижние торцы фермы опираются на брус мауэрлата или на венцы сруба. К ним они прибиваются гвоздями №100.

Зафиксировав крайнюю ферму, крепят остальные, соблюдая пролет между ними. Для контроля этой величины можно предварительно напилить своими руками  проставки из доски 50х150 и не замерять расстояние для каждой пары. Углы стропильных ферм после их установки дополнительно соединяют коньковым брусом или доской. Дополнительно зафиксировать стропила поможет обрешетка.

Что надо знать, чтобы правильно подобрать сечение и размер стропильной ноги (стропилы)?

1. Конфигурацию кровли- количество скатов, угол наклона
2. Длина пролета вашей конкретной кровли. Максимальная длина между точек опирания. 
3. Снеговой регион (ваш регион)
4. Тип покрытия
Я могу только посоветовать воспользоваться данным калькулятор для расчета и подбора типа балок (двутавров). Вот ссылка на калькулятор. Там все в целом не сложно. 

Подготовка досок для стропильной системы

Обычно доски для стропил приобретают не сразу после разделки бревна, а уже подготовленные, нарезанные на одинаковые бруски нужных параметров и обработанные специальными составами. С такими вам работать будет легче, ведь все, что остается – только разрезать их по длине и сделать вырезы для соединения с мауэрлатом или балкой. Главное только – найти действительно качественный материал, и здесь есть некоторые тонкости.

Прежде чем купить такие доски, обратите внимание на их поверхность: строганная со всех сторон доска для стропил более стойка к гниению и возгоранию, чем необработанная. Дело в том, что по гладкой поверхности пламя просто скользит, как и насекомые практически не могут проникнуть вовнутрь. Далее, все доски, которые вы собираетесь использовать для изготовления стропил, должны быть предварительно специально обработаны. Наверняка вы уже слышали о таком термине, как импрегнирование – это обработка пропиткой.

Сегодня многие фирмы предлагают доски, которые были импрегнированы в вакууме – хороший метод. В более кустарных производствах импрегнирование проводят путем быстрого погружения в ванну с раствором. Впрочем, в домашних условиях вы можете подготовить будущие стропила самостоятельно, при помощи распыления или кистью.

Сама импрегнация должна быть влагозащитной, огнезащитной и биологической. Советуем вам у фирмы-продавца спросить документ, который подтверждает метод интеграции и название средства, которое используется. Кроме того, увидеть, насколько хорошо будут пропитаны стропила, вы сможете самостоятельно: разрежьте пополам образец и посмотрите на разрез – там всегда будет видно, насколько глубоко проникла пропитка. Если же вы обрабатываете доски для стропил самостоятельно, тогда внимательно прочитайте инструкцию производителя.

Стропила из дерева

В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:

1. Самым популярным и широко использованным видом стропил являются конструкции выполнены из обрезной доски, обычно это доска сечением 150х50 мм или 200х50 мм. Популярности данный вид стропил приобрел благодаря своей дешевизны и простоты изготовления.
2. Стропила для крыши, изготовленные из бревен. В качестве исходного материала используют стволы деревьев диаметром 10-20 см, зачищенные и обработанные.
3. Стропила, сделанные из клееного бруса. Клееные стропила производятся из брусков древесины и досок, склеенных при помощи специальным составом. Такие стропила более удобны в работе, брус имеет в сечение квадрат или прямоугольник. Вследствие чего, он легко укладывается на обрешетку, к тому же упрощается их крепление к мауэрлату, а также процесс наращивания. Данный вид стропил намного прочнее обычных деревянных.

Шаг с учётом материала

Каждый из видов (или каждая из разновидностей) стройматериалов, применяемых в качестве основы и покрытия для кровли, обладает рядом характеристик и примечаний. К наиболее ведущим относят следующие.

1. У профнастила толщина и форма варьируется в широких пределах. Изгиб напоминает трапецию, у которой отрезали нижнюю или верхнюю сторону.
2. Керамочерепица обладает богатым выбором формы и текстуры. Чаще всего выполняется в 12 цветовых вариантах.
3. Металлическая черепица – по сравнению с керамической этот стройматериал дешевле вдвое. Достоинства аналогичные.
4. Мягкая кровля типа ондулина служит шумовым изолятором от дождя. По данному параметру близка к шиферу.
5. Шиферные листы обладают круглой волной, шумовой изоляцией от дождя. Они дёшевы, но при интенсивном воздействии могут разрушиться. Не рекомендуется ходить по ним, нельзя на шиферную крышу ставить лестницу и иные острые приспособления.

Для профнастила (листового металлопрофиля) шаг стропил определяется габаритами листа стали. Балки каркаса крыши для профильного настила, по стандартам и согласно СНиП, ГОСТ варьируются в пределах 6-9 дм. При увеличении данного расстояния пролёт между стропилами может содержать вставки в виде доски с увеличенным сечением. Для профнастила сечение доски или бруса составляет от 50*100 до 150*150 мм. Обрешётка строится из досок с сечением порядка 3*10 см, а пролёт составляет примерно полметра. Окончательные значения определяются маркой и толщиной, которой обладает листовой металлопрофиль, углом наклона крыши (по отношению к горизонту).

Например, крыша, наклонённая на 15º и выстланная профнастилом марки С-10, устанавливается на обрешётке без просветов. Для профилированного настила зазоры обрешётки равны 3 дм. Наиболее крупноволновой профнастил – С-44 – устанавливается на обрешётке с шагом в 50-100 см. Если дом предусматривает сооружение дымохода с печью, вытяжки, то зазор под него увеличивается – для противопожарной обкладки дымохода негорючими материалами.

Для керамической черепицы важны определённые особенности, например, вес данной кровли. Керамочерепица сделана преимущественно из обожжённой при особо высокой температуре глины, благодаря чему материал тяжелее маталлочерепицы до 10 раз.

Вес такой черепицы обладает высокой удельной нагрузкой – до 60 кг/м2. Материал балок – древесина – должен быть тщательно высушен. Сечение стропилин – от 50*150 до 60*180 мм.

Если крыша наклонена к земному горизонту на 15º, то продольный зазор между стропилами колеблется в пределах 80-130 см. Определяя шаг, учитывайте длину балки. При предельно высокой длине зазор между стропилами минимален. Уменьшенная длина стропилин повышает упругость – пролёт достигает максимальной отметки, в зависимости от конкретного значения. Если по крыше регулярно проходит обслуживающий её персонал, то нельзя раздвигать пролёт между стропилинами более чем до 8 дм.

Габариты элементов керамочерепицы играют важную роль при расчёте пролёта обрешётки. Лист керамочерепицы обладает длиной в 4 дм. Монтаж осуществляется внахлёст на 5-9 см. При подсчёте шага обрешётки вычитается нахлёстовая полоса. Оставшийся шаг укладки занимает расстояние в 30,5-34,5 см.

В случае выстилания крыши с единственным скатом на доме, стены которого построены из профбруса, рассчитать пролёты между стропилами и элементами обрешётки просто. На крыше с несколькими скатами дистанция между стропилинами подсчитывается отдельно на каждый шаг обрешёточных элементов. С использованием шнура на противоположной стороне ската разметка зазоров между стропилинами упрощена.

Методика работ не зависит от типа помещения – спальни, кухни, зала или веранды; планировка дома ненесущими перегородками значения для расчёта стропилин не имеет.

Если крыша выстилается металлочерепицей, то монтаж её упрощается – в техническом плане. Металлочерепица обладает весом до 40 кг/м2. Открывается возможность облегчить вес стропилин, применяя балки с меньшим сечением. Шаг между стропилами варьируется при этом в пределах 6-9 дм. Сечение бруса или доски – от 5*15 см. При утеплении чердака минватой толщиной в 15 см чердак используется в качестве мансарды. Большая надёжность утепления достигается с применением минваты от 200 мм. Минвата также обладает собственным весом – запаса прочности стропил и других элементов должно хватить и на неё.

Каркас крыши под металлочерепицу по параметрам не сильно отличается от каркаса под профильный настил. Отличие лишь в том, что подпирающие элементы закрепляются на коньковый прогон в верхней части, а не с боков, как в иных случаях.

Если мастера применяют в качестве покрытия крыши ондулин, то дом должен быть выстроен из клееного бруса или схожих с ним материалов. Ондулин похож на перекрашенный шифер, но отличается более лёгким весом. Этажность дома, здания значения не имеет.

Стропилины под ондулин устанавливаются на расстоянии в 6-9 дм. Стропила могут быть изготовлены из хвойного бруса, габариты в разрезе – от 5*15 до 5*20 см. Меньшую площадь поперечного среза применять не рекомендуется. Стропильная обрешётка устанавливается преимущественно из материала сечением в 4*5 см. Шаг – 6 дм. Ондулин крепят с нахлёстом в 3 дм. Закрепление ондулина производят спецгвоздями, идущими в комплекте к данному стройматериалу. Что касается поликарбоната, то его непревзойдённая лёгкость поможет уменьшить сечение стропилин примерно в 1,2 раза – по сравнению с ондулином.

Шиферное покрытие применяется для частных (дачных) строений. Его достоинство – пониженная стоимость и облегчённый монтаж. Сечение стропилин – от 5*10 до 5*15 см, величина пролёта – 6-8 дм. Элементы обрешётки обладают сечением от 5*5 до 3*10 см. Шаг установки элементов – в зависимости от угла наклона ската. Односкатное покрытие повышенной крутизны – по отношению к земному горизонту – порядка 45 см.

На один лист шиферного покрытия – 4 элемента. Односкатная крыша уменьшенной крутизны потребует пролёта порядка 63-65 см, при этом расходуется не более 4 элементов на лист шифера.

Пролёт стропилин под шиферное покрытие зависит главным образом от кровельной конструкции. Нежилые постройки используют преимущественно односкатное покрытие.

Шаг стропил двускатной крыши

Наибольшее распространение в нашей стране получили двускатные крыши. Они представляют собой конструкцию, имеющую две параллельных плоскости, с углом наклона относительно горизонта от 20 до 50 градусов.

При недостаточном уклоне кровли двускатной крыши в заснеженных районах есть опасность скопления больших снежных масс, что может привести к разрушению конструкции. Увеличение угла скатов в регионах с преобладанием сильных ветров также чревато высокой нагрузкой и опасностью разлома не только кровли, но и всего строения в целом.

Расстояние между стропилами двускатной крыши: особенности расчета

Подробная методика определения параметров стропильной системы описывается в СП 17.13330.2011. Каждый несущий элемент рассчитывается по двум критериям: прочности и прогибам.

Нагрузка на наклонную балку раскладывается на 2 составляющие — перпендикулярную к оси стропильной ноги и параллельную скату. Это позволяет рассчитать прочность стропил на изгиб и осевое растяжение. Если угол наклона кровли меньше 30°, проекция нагрузки на плоскость ската приравнивается к 0.

Методика расчета заключается в следующем:

1. Производится сбор нагрузок на 1 кв.м кровли. Необходимо найти вес кровельного материала, обрешетки, утеплителя, снеговую и ветровую нагрузку для своего региона.
2. Чтобы определить погонную нагрузку на стропила, задается сечение и шаг между ними в пределах 0,7-1,5 м. Теперь можно найти грузовую площадь как произведение ширины ската и расстояния между стропилами.
3. Нагрузка из равномерно распределенной переводится на погонную умножением на грузовую площадь.
4. Проводится проверка по предельным состояниям, окончательно определяется нужный шаг.

Расстояние между стропилами зависит от их несущей способности и устойчивости к изгибу. А эти характеристики определяются видом древесины, параметрами сечения и длиной стропильной ноги между опорами.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

1. Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
2. В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
3. В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90о, для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
4. При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
5. Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (Lдд+2×Lфс) × (Lc+Lкс), где:

• Lдд – длина стены;
• Lфс – длина свеса фронтона;
• Lc – длина стропильного бруса;
• Lкс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м2.

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м2.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Стропильная система мансардной крыши

Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.

Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.

Стропила в односкатной крыше

Для хозяйственных построек и некоторых домов в частном исполнении применяются крыши, имеющие один скат. В связи с ограничением угла наклона на них оказывается высокое давление. Специалисты рекомендуют для стропил односкатной крыши использовать пиломатериал увеличенного сечения, с установкой минимального шага друг от друга.

При расчете расстояний, на которых устанавливаются балки кровли, особое внимание следует уделить величине снеговой нагрузки в конкретной местности. При малом уклоне эта характеристика имеет большое значение. Кровельный материал для подобных крыш лучше выбирать с минимальной собственной массой, что позволит снизить изгибающую нагрузку.

Стропильная система вальмовой крыши

Наиболее сложной в строительстве считается стропильная система вальмовой крыши. Данный вид называют четырехскатной, так как кровля образуется не только боковыми, но и дополнительными торцевыми скатами, где установка стропил осуществляется не на конек, а на угловые тетивы. Это предъявляет особые требования к организации кровельного каркаса.

Под вальмовой крышей мансарду устраивают не часто. Это связано с небольшим углом наклона стропил и кровли в целом. В случае увеличения угла скатов к горизонту, расстояние между стропилами увеличивают, при уменьшении — наоборот. Дополнительным аспектом расчета служит и используемый кровельный материал.

Особенность ферм

Рекомендуется использовать минимальный шаг стропил (70 см), если нижняя часть фермы используется как балка перекрытия для потолка. В случае с наслонной системой учитывать расстояние между затяжками и балками перекрытия не требуется.

Виды стропильных систем двускатной крыши

Двускатная стропильная система бывает с висячими и наслонными стропилами. Как одна, так и другая схемы могут быть применены для обустройства кровли из металлочерепицы. Чтобы знать, чем они отличаются друг от друга, и из каких элементов состоят, стоит рассмотреть каждую из них. Здесь нужно отметить, что в ниже представленных схемах указаны только лишь основные элементы стропильных систем, но при необходимости они могут быть усилены дополнительными деталями, о которых речь шла выше.

Наслонная стропильная система

Двускатная стропильная система наслонного типа опирается на внутреннюю стену здания

Наслонная стропильная система состоит из следующих основных элементов:

1 – Несущие стены.

2 – Мауэрлат.

3 – Стойка, установленная на лежень.

4 – Стропило.

5 – Обрешетка.

Наслонная система отличается от висячей тем, что устанавливается на строение, имеющее внутренние капитальные перегородки. Капитальные внутренние стены используются для закрепления на них лежня, на который устанавливаются стойки, подпирающие коньковый прогон, с которым скрепляются верхние концы стропильных ног. Затем на стропила фиксируются доски обрешетки.

Висячая стропильная система

Висячие стропила опираются только на боковые стены здания и соединяются на коньке

Схема висячей стропильной системы выглядит так, как показано на иллюстрации, и включает следующие основные элементы:

1 – Несущие стены.

2 – Мауэрлат.

3 – Стропило.

4 – Обрешетка.

5 – Затяжка (ригель).

Висячая система стропил монтируется на две внешние несущие стены, на которые предварительно закрепляется мауэрлат. Этот вариант крыши может быть применен только в том случае, если расстояние между несущими стенами составляет не более 7000 мм, так как кроме них дополнительная опора для стропильной конструкции кровли отсутствует. Такую систему обычно оснащают затяжками, подкрепленными откосами – эти элементы снимут часть нагрузки со стен строения.

Нагрузки на горизонтальное перекрытие

Для расчёта на прочность необходимо знать нагрузки, возникающие в процессе эксплуатации перекрытия. Самые значительные величины возникают на первом этаже жилого здания. Меньшие значения получаются для мансардных конструкций и чердачных помещений. Напряжения в балке возникают:

• от внутренних строительных конструкций, например, перегородок, лестниц;
• от веса бытовой техники, мебели;
• от массы людей.

Статическую нагрузку определяет два основных вида напряжения, – прогиб по всей длине и изгиб в месте опоры.

1. Прогиб, – получается от веса вышерасположенных элементов. Максимальная стрелка отклонения получается в точке местонахождения объекта с самой большой массой и (или) посередине между опорами.
2. Изгиб или излом, – это разрушение перекладины в точке заделки. Возникает от вертикальной нагрузки, а сама балка, воспринимающая это напряжение, выступает в роли рычага. С определённой величины усилия начинается критический изгиб, приводящий к разрушению поперечной опоры.

Для уменьшения влияния на прочность деревянного поперечного изделия от внутренних конструкций, их стараются располагать в местах нахождения нижних опор. Бытовую технику и мебель по возможности, целесообразно размещать вдоль стен или около разгрузочных конструкций.

Существует достаточно много типов деревянных балок, но наиболее доступны для широкой массы населения – это изделия прямоугольного или овального сечения. В последнем случае, балка представляет собой оцилиндрованное бревно, обрезанное с двух противоположных сторон.

Подбор сечения

При возведении дома профессиональными строителями по заранее подготовленному проекту выполняется расчет по двум предельным состояниям, который определяет высоту и ширину несущих балок по двум требованиям:

• жесткости;
• прочности.

Зависимость конструкции от величины пролета

При строительстве частного дома своими руками расчет можно не выполнять, но необходимо учесть рекомендации в зависимости от пролета. Стропила на односкатной кровле всегда наслонные.

1. Пролет до 4,5 метров. Схема предполагает использования цельных стропильных ног, без раскрепления подкосами или стойками. Удобно и пользовать, если планируется устройство мансарды: позволяет увеличить свободное пространство за счет отсутствия промежуточных опор. Рекомендуемое сечение стропил при шаге 0,6 м – 50х150 мм, для шага 1,1 м потребуется увеличение до 75х175 мм.
2. Пролет до 6 метров. В этом случае все зависит от угла наклона и пролета. В некоторых случаях хватит стандартной длины доски или бруса – 6 м. При большом угле наклона и пролете приближенном к 6 м потребуется стыковать стропильные ноги по длине. В качестве дополнительной опоры предусматривают подкосы (подстропильные ноги). В месте примыкания подкоса к стропилу стыкуют ногу по длине. Рекомендуемое сечение при шаге 0,6 м – 50х200 мм, при шаге 1,1 м – 100х200 мм.
3. Пролет более 6 метров. В этом случае нужно сделать промежуточные стойки, которые возьмут на себя часть нагрузки и уменьшат провисание балки. Правильно устанавливать опоры так, чтобы каждый пролет стропильной ноги был менее 6 метров. Расчет в этом случае выполняют как для многопролетной балки с учетом промежуточных опор. При строительстве своими руками сечение берут так же как и для пролета до 6 м (предыдущий пункт). В этом случае все стропила являются составными.

Если между стропилами планируется своими руками укладывать утеплитель (теплый чердак, мансарда), то расчет учитывает минимальную высоту балок.

Толщина утеплителя не должна быть больше высоты стропильных ног для пенополиуретана, пенопласта и экструдированного пенополистирола.

Если планируется укладка минеральной ваты, то дополнительно учитывают вентиляционный зазор 5 см. Частично его обеспечивают за счет несущих балок, а частично за счет контробрешетки, которая монтируется поверх них.

Подбор шага балок

Шаг стропильных ног зависит от следующих факторов:

Таблица сечения стропил в зависимости от их длины и шага

• нагрузка на кровлю и пролет;
• тип теплоизоляционного материала;
• наличие мансардных окон.

В первом случае зависимость обратно пропорциональная. Конструкция односкатной крыши предполагает уменьшение шага стропиловки при увеличении пролета или нагрузки. Для типа утеплителя можно привести следующие рекомендуемые значения расстояния между стропилами в свету (в чистоте):

• пенопласт и экструдированный пенополистирол – 0,6 м;
• минеральная вата – 0,58м;
• пенополиуретан – шаг не зависит от утеплителя.

При проектировании мансарды и использовании в качестве источников света мансардных окон потребуется в местах их установки обеспечить шаг стропил на 4-6 см больше ширины окна.

Определение сечения стропилин

Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.

На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.

У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.

У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.

Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:

• Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
• Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.

Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.

В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.

Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.

Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/Rизг. Величину М вычислим по формуле g×L2/8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

Rизг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см2. Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м2/8 = 690 кг/м

Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.

W = 0,690 кг/см/130 кг/см2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 152 см = 7,16 см

Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.

Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39

Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.

Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.

При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.

Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.

Минимально допустимое сечение стропильных ног

Для изготовления стропил больше подходит доска, т. к. она выдерживает большие нагрузки и представляет собой недорогой вариант материала.

Поперечное сечение определяют исходя из расстояния между стропил и их протяженности (высота крыши):

• шаг 2,0 м, длина ноги 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение, соответственно: 100 х 150, 100 х 200, 100 х 250 мм;
• шаг 1,75 м, длина ног 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 75 х 150, 75 х 200, 100 х 200 мм;
• шаг 1,1 м, размер стропилин по длине 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 75 х 150, 75 х 175, 75 х 200 мм;
• шаг 0,9 м, длина ноги 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 50 х 150, 50 х 200, 75 х 250 мм;
• шаг 0,6 м, размер стропилин 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 40 х 150, 50 х 150, 50 х 200 мм.

Учитывают материал настила, например, под шифер или натуральную черепицу размер сечения увеличивают по сравнению с легким профнастилом или ондулином.

Расчет количества материала

Количество балок зависит от общей площади крыши и шага укладки

Длину свеса крыши делят на ориентировочный шаг стропил. Полученный результат округляют в сторону увеличения и прибавляют единицу. Так получают количество стропилин. Чтобы выяснить точное расстояние между элементами, делят длину карниза на количество стропил.

Пример расчета:

• длина свеса 27 м, ориентировочный промежуток 0,8 м;
• вычисление числа стропил: 27 / 0,8, получают 33,75 (34) штуки, прибавляют 1, получают количество 35 шт.;
• точная величина интервала: 27 / 35 = 0,77 м.

Количество обрешеток узнают, разделив длину ската на расстояние шага. Общую длину досок или реек считают, перемножив их количество на размер свеса по длине. Учитывают, что в сложных местах примыкания, коньковой области, на карнизе ставят двойную обрешетку.

Подготовительные работы

Готовят стены и перекрытия строения, хотя визуально может не быть видно перепадов. Разница по высоте становится очевидной при последовательной укладке опорного бруса. Стараются выровнять углы дома. Кладку равняют раствором, выполняя стяжку в нужных местах, а деревянный каркас приводят в готовность с помощью подкладок, выпуклости стесывают.

Для коррекции сруба используют шнурок, его крепят к двум крайним балкам на нужной высоте. Горбыли стесывают так, чтобы на краю балок получились горизонтальные области. Контрольный шаблон прикладывают к трем балкам одновременно и проверяют уровень горизонта. Если рейка с прибором малая по длине, привязывают длинный брусок. Размечают места выборки под стропильные зубы, ставят куски контрольных реек, которые обозначают центральную ось.

Особенности установки своими руками

Гнезда для опирания стропилин всегда должны иметь горизонтальные площадки и вертикальные стенки. Нарушение правила ведет к потере устойчивости и смещению несущих элементов.

Изготовление шаблона стропильной конструкции:

1. Две доски толщиной 25 мм, длиннее стропилины на 10 см скрепляют на вершине болтом, чтобы была возможность поворота.
2. На рейке по центру шипца отмеряют расчетную высоту системы.
3. Скрепленные доски ставят на конечные перепустки, чтобы их края упирались в выборку под зуб.
4. Совмещают точку крепления и отметки на рейке для определения размера стропилины по длине.
5. На нижнем краю откладывают размер зуба, опускают шаблон на землю и выпиливают шип.
6. Примеряют заготовку на месте, заводя шипы в предназначенные вырубки.

Если после монтажа не совпадает вершина с отметкой на рейке, ее корректируют, отпуская болт, и новое положение отмечают на рейке. Замеряют размеры ригелей, стоек, кобылок, затяжек и других элементов стропильной фермы. После изготовления требуемых изделий их ставят в монтажное положение.

Пример расчета 1 (Подмосковье)

Для этого примем длину стены 6 м, длину ската 3 м и предварительно выберем шаг 1 м. Требуется 7 штук стропил весом 56 кг, общая площадь крыши составляет 18 кв.м. Итого для Подмосковья (берем нагрузку по максимуму)

18х312+7х8=5 672 кг (на всю крышу). Вспоминая формулы сопромата, применяем стандартный метод вычисления несущей способности балки (в данном случае стропила).

Допустимый момент сопротивления бруса с сечением bxh=8х10 (высота на ширину)

W = bh2/6=133 см.куб.

Балка с таким моментом может выдержать прогиб (R в формуле – модуль упругости древесины, для сосны второго сорта, которая обычно идет на конструкции, R=150 кгс/см.кв.)

M = WR=133х150=20 615 кг*см = 206 кг*м

С учетом длины пролета 3 м распределенная нагрузка на погонный метр балки

Q=8M/l2=8х206/32=183 кг/м.

Если шаг балок принят 1 м, то максимальная распределенная нагрузка на квадратный метр составляет, как уже было рассчитано выше, по максимуму 312 кг, что почти вдвое выше допустимого. Следовательно, данный шаг и/или сечение стропил не подходят.

Проводим повторную проверку, выбирая шаг стропил 600 мм. В этом случае максимальная допустимая нагрузка на погонный метр стропила будет

Q=183/0,6=305 кг/м.

Это уже гораздо ближе к требуемой нагрузке.

Но более рационально не уменьшать шаг стропил двускатной крыши, а увеличить сечение бруса.

Если мы примем следующее по порядку сечение из предложенной выше таблицы (8х13 см), получим

W = bh2/6=225 см.куб.

M = WR=225х150=33 800 кг*см = 338 кг*м

Q=8M/l2=8х338/32=300 кг/м.

Уменьшая шаг стропил до 0,9 м, получаем допустимую распределенную нагрузку 300/0,9=33 кг/м, что вполне достаточно для заданных условий.

Пример расчета 2 (Петропавловск-Камчатский)

При тех же начальных условиях – длина стены 6 м, скат трехметровый, шаг 1 м – нагрузка на крышу составляет по максимуму 592 кг без учета веса стропил. Из приведенного выше примера расчета понятно, что для такой нагрузки надо либо серьезно увеличивать сечение балки, либо сокращать шаг. Оба варианта не рациональны, поскольку за счет веса балок увеличат нагрузку на несущие конструкции здания на 12…25%, что нежелательно.

Но можно заменить материал, приняв металлические стропила.

В этом случае обрешетка будет не сплошной (как предложено в примере сбора нагрузки), а разреженной, и также металлической. Соответственно, вес конструкции уменьшиться как минимум на 15…30 кг/кв.м., а несущая способность возрастет.

Посчитать несущую способность двутавра или швеллера сложнее, чем бруса с прямоугольным сечением, для этого необходимо использовать специальные формулы.

Для примера приведена форма расчета двутавровой балки в расчетной программе.

Используем формулы расчета из примера 1, заменив рассчитываемый момент сопротивления уже известным моментом для стальной балки. Имеем в виду, что модуль упругости стали (как на сжатие, так и на растяжение) составляет 21 000 кгс/см.куб.

Для двутавра №10

W = 39,7 см.куб.

M = WR=39,7х21 000 =833 700 кг*см = 8337 кг*м

Q=8M/l2=8х8337/32=7410 кг/м.

Полученное значение намного превышает величину предельной нагрузки на крышу. Соответственно, пролет здесь можно спокойно увеличивать до 2м – это не приведет к разрушению конструкции.

Факторы, определяющие расстояние между стропилами

Расстояние между стропилами зависит от конфигурации крыши и несущих возможностей древесины

По нормам промежуток не превышает 1 м, а минимальное значение — 0,6 м. Для утепленной крыши показатель выбирают так, чтобы расстояние было равно ширине изоляционного материала, иначе получится много обрезков, швов, которые нужно дополнительно обрабатывать. Шаг определяют в зависимости от качества древесины и ее несущих возможностей.

Шаг косых опор зависит от условий:

• конфигурации крыши;
• наклонения скатов;
• сечения стропил;
• типа системы;
• величины общих нагрузок;
• материала реечной обрешетки и ее размерных параметров.

На расстояние между стропилами двухскатной крыши или любой другой формы влияет разновидность материала. Профлист, шифер, мягкие настилы по-разному сопротивляются усилиям и отличаются различным весом. Натуральная черепица имеет немалую массу, поэтому для ее укладки ставят усиленную систему несущих конструкций.

Металлочерепица весит немного, но отличается жесткостью, хорошо держит снег, поэтому для нее промежуток стропил увеличивают от 0,6 до 0,95 м при сечении наклонного прогона 50 х 150 мм.

На чем основываются расчеты длины пролетов

Грамотный расчет конструкции, при которой шаг всех стропильных ног высчитывается по одинаковому принципу для любого типа крыши, базируется на таких показателях:

1. нагрузка на 1м2 крыши;
2. тип кровельного материала (металлочерепица, шифер, прочее);
3. расстояние (пролет) между рядом стоящими опорами;
4. угол, под которым крепятся ноги стропила.

Чтобы высчитать максимальную нагрузку на крышу, что важно, нужно проанализировать и суммировать:

• вес стропил;
• вес утеплителя;
• вес кровли;
• вес обрешетки;
• снега;
• ветра;

веса человека или людей, которые будут впоследствии заниматься ремонтом, обслуживанием самой крыши и объектов на ней находящихся.

Снег и ветер – величины для каждого региона разные, искать эти показатели нужно в справочной информации конкретной местности, региона.

Как рассчитать стропильные промежутки

Точное расстояние между стропильными ногами вычисляют с применением сложных математических формул, сопромата, однако многие умельцы справляются с этой задачей по-своему. После того как проведен расчет максимальной нагрузки, следует произвести такие действия:

• измерить длину крыши;
• полученный результат поделить на пролет каркаса крыши или приблизительный шаг для установки стропил, (шаг стропил это расстояние от одной до другой ноги стропильной системы, обычно в расчет принимается стандартная величина, приблизительно выбранная);
• добавить к полученному результату единицу, округлить полученное значение;

После этого длину кровельного ската следует поделить на полученное значение (число стропильных ферм) – получится искомый шаг стропил.

Пример расчета. Скат имеет в длину 27м, выбранный шаг составляет 0,8м.

27:0,8=33,75
33,75+1= 34,75
округляем = 35, Цифра 35 означает, что нужно ставить 35 стропил.

Определяем расстояние между стропилами: 27: 35= 0,8. То есть нога устанавливается одна от другой на расстоянии 80 см.

Общепринятым стандартом является значение равное 1 метру, также оптимальным может быть шаг в восемьдесят, семьдесят, девяносто см. Очевидно, что порядок расчета нельзя назвать точным, потому, что не учтен тип кровельного материала.

Интервалы, между стропилами используемые под разные типы кровельных материалов

Осуществляя расчет шага ноги стропил необходимо учитывать характеристики и размеры кровельного материала. Наиболее популярными можно считать такие виды кровли:

• профнастил;
• керамическая черепица;
• металлочерепица;
• ондулин;
• шифер.

Данные виды кровли используют для монтажа крыш жилых домов, бань, хозяйственных построек. Для каждого типа кровли и формы крыши, односкатной, двухскатной или иной используется определенный промежуток между стропилами.

Угол наклона крыши

Небольшой угол наклона крыши способствует накоплению снега и увеличивает нагрузку на стропила

Стандартными наклонами считают углы от 20 до 50°, наклоны меньшего значения способствуют скоплению снеговых масс и нарастанию нагрузки на конструктивную систему крыши. Повышение крутизны также увеличивает усилие действия ветра, особенно это важно для многоэтажных зданий.

Есть нормативные показатели наименьшего уклона крыш из разных материалов:

• черепица, шифер — 22°;
• мягкая черепица, профлист — 12°;
• металлочерепица — 14°;
• ондулин — 6°.

Шифер весит немало, при рекомендованном нормами уклоне под него ставят наклонные элементы с промежутком 0,8 м. Промежуток между наклонными балками под профнастил зависит от высоты гофры на листах и соответствует значению 0,6–0,9 м. Большая высота волны повышает жесткость покрытия и сопротивление весу снега, поэтому расстояние увеличивают, если соблюдается рекомендованный уклон крыши.

Под ондулин монтируют стропилины с аналогичным шагом, если уклон небольшой. Сплошное основание делают из ДСП, листов водостойкой фанеры, поэтому шаг стропильных ног принимают равным половине ширины панели. Стропилины под поликарбонат делают прямыми или полукруглыми под разным наклоном. Обычно из-за легкости прозрачных листов шаг принимают в диапазоне 1,5–2,0 м.

Параметры стропил

Керамическая черепица имеет большой вес, поэтому древесину для стропил необходимо подбирать из твердых пород

Распространенным материалом служит древесина, такие стропила устанавливают в жилых зданиях и хозяйственных строениях. Металлические элементы, железобетонные прогоны, фермы монтируют при возведении промышленных объектов с большими пролетами.

Параметры стропил зависят от многих условий, например, материала покрытия:

• Профнастил. Берут бруски поперечным сечением 50 х 75 мм, 75 х 100 мм или ставят доски толщиной 25–50 мм, шириной до 150 мм.
• Профилированные сэндвич панели для крыши. Такой настил требует минимального сечения бруса, т. к. изделия отличаются большой жесткостью. Используют брус размером 50 х 50 мм.
• Поликарбонат. Ставят металлический квадратный профиль (под арки) сечением 45 х 45 мм или деревянные рейки для скатной прямоугольной кровли сечением 50 х 50 мм
• Керамическая черепица. Поперечные размеры брусков 50 х 150 мм, при большой нагрузке принимают 60 х 200 мм.

Стропила делают из сухого дерева, процент увлажнения не должен превышать 15%. Лаги крыши прокладывают горизонтальными балками сечением 100 х 150 мм. Кобылки (выпуски стропильных ног) берут сечением, в котором размерные габариты наполовину меньше аналогичного размера стропила.

Совокупность всех нагрузок

Стропильная система должна выдерживать совокупный вес всех слоев крыши

Проект разрабатывают с учетом типа крыши, крутизны скатов и вида настила. Чтобы определить, какое расстояние должно быть между стропилами, находят величины всех усилий, действующих на систему, и складывают.

Список стандартных и непостоянных нагрузок включает:

• массу материалов несущей системы и обрешетки;
• вес настила, изоляционных слоев;
• вес декоративных и структурных частей мансарды;
• действие ветра;
• массу снега;
• вес обслуживающих работников на кровле.

Для расчета берут длину скатов и умножают на протяженность свеса, так получают квадратуру крыши. Расчетные нагрузки ветра и снега принимают по информационным таблицам в СНиП 2.01 – 1985 «Нагрузки и воздействия».

Конечный результат дает приблизительное представление о минимальном допустимом интервале, т. к. учитывают размер утеплителя и особенности обрешетки. Принимают во внимание устройство слуховых окон и прохождение дымовой трубы, чтобы впоследствии не реконструировать стропилины.

Предварительные расчеты

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

• длину стропил;
• шаг монтажа элементов;
• расчетные показатели будущих нагрузок.

Зависимость шага стропил от кровельного материала

Кроме снеговых и ветровых нагрузок, относящихся к переменным, на кровлю действует и постоянная (статическая), усилие которой, зависит от используемого кровельного материала. Не секрет, что различные виды кровли обладают собственной массой, которая может отличаться в 10 и более раз.

Правильный выбор материала оказывает влияние не только на верхнюю, но и на все остальные части конструкции жилого дома и других строений. Недаром, при проектировании фундамента необходимо заранее определиться с выбором кровли.

Кровля из профлиста

В настоящее время, одним из наиболее распространенных кровельных материалов, является профилированный лист, выпускающийся оцинкованным или с последующим полимерным покрытием. К отличительным особенностям профлиста отнесят следующие параметры:

1. Высокая коррозионная стойкость;
2. Как следствие, продолжительный (более 15 лет) срок эксплуатации;
3. Легкий монтаж даже без необходимой квалификации;
4. Малая масса листа (вес 1 м2 составляет 4-5 кг).
   
   Так как данный кровельный материал не оказывает высокой нагрузки на стропильную систему, расстояние между элементами выбирается максимально возможным для того или иного угла наклона. Кроме этого профлист не требует высоких прочностных характеристик от обрешетки крыши. Все это вкупе позволяет минимизировать общую нагрузку на фундамент и стены.

Стропила для ломаной кровли

Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.

Кровля из металлочерепицы

Вторым распространенным видом стальных кровельных материалов является металлочерепица. Этот вид профлиста, удачно имитирующий натуральный глиняный материал, но с меньшей массой (в 10 и более). Особенностью стропил под металлочерепицу является меньший размер сечения.

Выбирая, на каком расстоянии устанавливать стропила, в первую очередь следует руководствоваться динамической нагрузкой. Как и профлист, металлочерепица не требовательна к размерам стропильных ног и хорошо монтируется на обрешетку из дюймовой доски хвойных пород. Все это делает металлическую кровлю малозатратной.

Стропильная система под ондулин

В 21 веке на смену волнистых листовых материалов пришел более долговечный и легкий аналог – ондулин. Среди прочих — самый легковесных материал. Масса листа не превышает 6 кг.

Малая толщина листов ондулина при углах скатов менее 15о требует обустройства сплошной обрешетки из листов фанеры, например, что потребует соответствующего шага стропил. На это следует обратить внимание при расчетах.

Шиферная кровля

Не так давно, широкое распространение имел волнистый материал из асбесто-цементной смеси, называемый шифером. Высокая масса и хрупкость – основные недостатки, однако и поныне он находит своих поклонников при строительстве различных хозяйственных построек.

Высокая масса, сравнимая с весом глиняной черепицы не позволит применить ту же стропильную систему, что и под металлочерепицу. Строительными нормами определен минимальный угол уклона крыши из шифера в 22о и более. В противном случае нагрузка от самого материала и стропильной системы с обрешеткой превышает допустимые параметры. Шаг наклонных брусьев, как и их сечение выбираются индивидуально в каждом конкретном случае.

Поликарбонат на крыше

В последние годы все чаще на крышах веранд и беседок стал использоваться искусственный полимерный материал – поликарбонат. Выпускаемый в двух исполнениях – монолитный и сотовый. Первый по своим свойствам схож с обыкновенным кварцевым стеклом, но значительно превосходит его по прочности. Второй обладает меньшими механическими свойствами, но высокой теплоизоляцией и светопропускной способностью.

Сотовый поликарбонат стандартно значительно легче монолитного собрата. Его используют в качестве кровли без использования обрешетки при условии шага, не превышающего ½ ширины листа материала. Высокая прочность монолитного аналога также позволяет избегать поперечных стропилам элементов. Достаточная гибкость позволяет крыть полукруглые крыши на металлическом каркасе, шаг которого не превышает 0,9 метра

Стропила под мягкую кровлю

Оригинальный узор можно получить благодаря использованию мягких кровельных материалов, стелящихся при помощи клеевого слоя. Устанавливаются которые на сплошную обрешетку из фанеры или ОСП. Шаг стропил должен позволять закрепить листы, поэтому его выбирают кратным ½ ширины. При условии стандартных размеров фанеры 1520х1520 мм, межосевое расстояние между стропилами будет равно: 1520_3=506 мм.

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.

Шаг стропил под утеплитель

Монтаж жилых подкровельных пространств часто совмещают с укладкой листов утеплителя в стропильном промежутке. Наиболее распространены плиты с размерами 600х1000мм. Эти параметры и используем в качестве отправных.

Как правильно рассчитать?

Расчёт стропилин – как элементов, являющихся основой – делают посредством оценки воздействия на каждый из брусьев. Цель – вычисление минимально допустимого и среднего сечения. Формулы расчёта здесь следующие.

Распределённая нагрузка на метр погонажа стропилины, равная некоторому количеству килограммов на метр, равна произведению дистанции между стропилами и суммарной нагрузки. Единица последней – килограммы на квадратный метр. Минимально допустимое сечение бруса, из которого изготовлена стропилина, определяется по нормам ГОСТа №24454–1980, отражающего габариты хвойных пиломатериалов.

С помощью стандартных разбросов значений сечение конкретизируется для каждого определённого случая. Высота сечения равна квадратному корню из отношения распределённой нагрузки на погонный метр стропилины к произведению ширины сечения и величины сопротивления бруса на изгиб, помноженному на рабочую зону стропилины и величину в пределах 8,5-9,6. Для стропилин из сосны или еловой древесины сопротивление на изгиб достигает следующих значений:

• 140 кг/см² (первосортная древесина);
• 130 кг/см² (второсротная);
• 85 кг/см² (третьесортная).

Затем проверяется соответствие значения прогиба нормативной величине. Длина рабочего отрезка, разделённая на 200 единиц, является своеобразным ограничителем для величины прогиба. Это равенство справедливо лишь при соблюдении неравенства 3,125·Qr· (Lmax) ³/ (B·H³) ≤ 1, где:

• Qr – распределённая нагрузка на погонный метр стропилины (измеряют в килограммах веса на метр длины);
• Lmax — рабочая зона стропилины предельной длины;
• B — ширина;
• H — высота поперечного среза (в сантиметрах).

При нарушении последнего условия параметры B и H необходимо повысить.

В качестве примера – наклон крышного покрытия на 36°, пролёт между стропилинами – 80 см. Длина стропилины (действующий отрезок) – 280 см. Применяется первосортная сосна с сопротивлением изгиба в 140 кг/м. Цементопесчаная черепица обладает весом в 50 кг/м2. Нагрузка квадратного метра крыши в сумме равна 303 кг/м2. Толщина бруса для стропил – 5 см.

По вышеприведённым формулам расчёт показал, что нагрузка на метр погонажа составляет 242 кг/м. Высота поперечного среза стропилины в данном случае оказалась равной 15,6 см. Ближайшее табличное значение – 17,5 см. Проверяя условия по вышеприведённому неравенству, подтвердилось его соблюдение. Верность расчётов – залог прочности крыши в течение долгих десятилетий. Практика строительства показывает, что типовое расстояние между стропилами не меньше 60 см и не больше значения, несколько превышающего 1 м.

Чтобы доказать, что расчёт правилен, длину ската вымеряют снизу – по внешней длине стены. Узнанное значение делят на расстояние между стропилинами. К полученному значению прибавляют 1, а сумму эту округляют в большую сторону. Это позволяет вычислить численность стропилин на один скат. Протяжённость ската, делимая на количество стропилин, даст в итоге величину пролёта между стропилами.

Так, нетрудно определить, что для 25-метровой крыши потребуется 44 стропилины. Но этот метод не позволяет прикинуть точно, какой именно кровельный материал использовать, чтобы крыша удалась достаточно прочной. Тем не менее другие расчёты, методика которых приведена выше, помогут решить полностью данный вопрос. Неоднозначность вносит лишь, к примеру, дымовая труба, нагревающаяся до сотен градусов и требующая большего пролёта, чтобы не подпалить стропила и обрешётку.

На чем основываются расчеты?

При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:

• нагрузка на квадратный метр крыши;
• конструктивные особенности кровельного материала;
• длина пролета между опорами;
• угол монтажа стропильной ноги.

Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:

• веса стропил,
• веса обрешетки,
• веса кровельного материала и утеплителя,
• снеговой нагрузки (справочная информация, уникальная для каждого региона),
• ветровой нагрузки (тоже справочная информация),
• веса человека (при необходимости ремонта или чистки, 175 кг/кв.м).

Для проведения точных расчетов специалисты используют особые формулы из сопромата, но при постройке частного можно воспользоваться приблизительными рекомендациями.

Схема расчета шага стропил

По строительным нормам шаг стропил крыши располагается в интервале 0,6 – 1 метр. Окончательный его расчет выполняют по несложной формуле в зависимости от общей длины крыши. Для расчета необходимо выполнить следующий перечень действий:

1. определить, какое расстояние должно быть между стропилами для ваших конкретных условий строительства. По справочнику определяется величина ветровых и снеговых нагрузок в местности.
2. длина крыши делится на желаемое расстояние, прибавив единицу. Полученный результат будет равен количеству стропильных ног, которые устанавливаются на одном скате кровли. В том случае, если величина не является целым числом, её округляют.
3. длина крыши делится на рассчитанное выше количество стропил, получаем окончательный шаг в метрах.

Например, при наклоне ската в 30 градусов максимальное расстояние между стропилами двускатной крыши под металлочерепицу составляет 0,6 мера. Длина предполагается равной 16 метров. Следовательно:

1. 16:0,6+1=27,66;
2. округлив результат, получим 28 стропил на один скат;
3. 16:28=0,57 метра – межосевой промежуток стропильных ног для данных конкретных условий.

Как видно, технология расчета не сложна, но это лишь примерная схема. Учет многих других указанных выше параметров может внести определенные коррективы.

Основы определения шага стропил

Как правило, шаг между стропилами зависит от нескольких факторов. Но обычно расстояние колеблется между 0,6 и 1,2 метра. Эти показатели являются округленными, на практике расстояние может отличаться на несколько сантиметров в меньшую сторону. Для точного определения необходимо выполнить следующие расчеты:

1. Определите длину ската, измерив по карнизу дома. Предположим что получилось 17,8 метра.
2. Разделите полученный показатель на планируемый шаг стропил. Если было принято решение что расстояние между балками будет 0,8 метра, тогда 17,8/0,8 = 22,25.
3. Далее, результат округляем в большую сторону и добавляем единицу: 23 + 1 = 24. На этом этапе определяется количество необходимых стропил.
4. Теперь рассчитываем расстояние между осями балок. Для этого длину ската нужно разделить на количество стропил: 17,8/24 = 0,74 м.

Так, вы определите реальное расстояние, на котором должны стоять стропила для кровли из металлочерепицы или какого-то другого материала.

Нередко при планировании каркаса крыши применяют специализированные калькуляторы. В них вносят базовые данные и получат готовый результат. Все же, полностью доверять программа не стоит, так как некоторые условия может учесть лишь человек. При расчете можно понять как работает система, какие нагрузки действуют. При необходимости вносятся коррективы, усиливающие или облегчающие конструкцию. Самостоятельный расчет поможет более точно определить необходимый шаг стропил двухскатной и односкатной крыши.

Расстояние между стропилами: учимся правильно подбирать

Расстояние между стропилами – один из ключевых параметров, влияющих на прочность конструкции. Грамотный расчет шага установки стропил позволяет возвести кровлю, устойчивую к высоким эксплуатационным нагрузкам.

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:

• до того, как рассчитать длину стропил, по карнизу крыши измеряют длину ската;
• полученную величину делят на выбранное расстояние между стропилами. Например, шаг составляет один метр, значит разделить надо на единицу, а если это 60 сантиметров, тогда делитель будет равен 0,6;
• затем к результату прибавляют единицу, и итог округляют в большую сторону. 

Таким образом, путем несложных вычислений определяется количество стропил, которое нужно установить для обустройства одного ската крыши. После этого длину ската делят на полученное количество стропил, в результате чего получают значение межосевого промежутка между стропилами, называемое шагом. 
Например, при протяженности кровельного ската, равного 25, 5 метра и шаге длиной 0,6 метра вычисление выполняется следующим образом:
25,5: 0,6 = 42,5 + 1= 43,5, после округления до ближайшего целого числа результат составит 44 – столько стропил потребуется для ската крыши. 
Далее для определения расстояния между осями стропил надо 25,5: 44 = 0,58 (метра). 

Основные положения расчета

Шагом стропил называется расстояние от одной стропильной ноги до другой.

При строительстве крыш частных домов эта величина равняется 1 метру.

Но это цифра приблизительная.

Чтобы получить точный размер интервала, необходимо выполнить расчет несущей способности стропильной системы выбранного типа.

Для выполнения правильного расчета следует использовать следующую схему:

• вначале необходимо определить, какова длина кровельного ската;
• теперь полученную цифру следует разделить на величину ориентировочно выбранного стропильного шага. Если вы предварительно выбирали его значение в 1 метр, то надо делить на 1.Если выбирали 0,8 – то делить следует на 0,8 и т.д.;
• после этого к полученному результату прибавляют единицу и округляют полученное значение в большую сторону. Это действие необходимо для того, чтобы получить точное количество стропил, которые нужно будет установить на один скат;
• общую длину ската нужно разделить на количество стропильных ног, полученное при предыдущем расчете. И получаем точное расстояние между ними.

Чтобы лучше все понять, давайте рассмотрим пример.

Измерив длину ската кровли, получили 27,5 метра.

Выбираем шаг 1 метр, чтобы удобнее было считать.

Дальнейшее вычисления будет выглядеть так:

27.5/1=27,5 м.

Теперь прибавляем единицу 27,5 м +1 = 28,5 м.

Округляем в большую сторону до ближайшего значения и получаем число 29.

То есть на один скат нашей кровли необходимо установить 29 стропильных ног.

Теперь длину кровли делим на их количество: 27,5/29=0,95 м.

Значит, в нашем случае шаг стропильных ног должен составлять 0,95 метра.

Это общий расчет.

При котором не учитывается особенность конкретного кровельного материала.

А он может существенно изменить этот параметр.

Когда вы будете знать, какой именно материал вы будете на кровле использовать, в порядок расчета придется внести некоторые изменения.

Оптимальное и минимальное значение

Шаг является расчетной единицей.

То есть «на глазок» его выставлять не рекомендуется.

Ведь он зависит, прежде всего, от нагрузки на каркас крыши и сечения стропильных ног.

Можно взять для их сооружения толстую доску и интервал между ними сделать 120 см.

А зачем?

При таком расстоянии может начать прогибаться обрешетка.

Да и утеплитель как укладывать?

Ведь у большинства материалов ширина равняется 1 метр.

Вот и принимают при расчете примерный шаг в 1 метр.

Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 70 см.

А для получения оптимального значения под каждый материал необходимо выполнять расчет.

Стропильная конструкция под профнастил

Шаг стропильной системы при создании кровли из этого материала должен составлять не менее 600 миллиметров, а максимальный шаг стропил под профнастил – не более 900 миллиметров. Когда промежуток больше, тогда необходимо установить поперечные доски, имеющие большое сечение. При этом сечение самих стропил подбирают размером  50х100 миллиметров либо 50х150 миллиметров (читайте: «Монтаж и размеры стропил для крыши»).
Для укладки профнастила требуется обрешетка из досок 30х100 миллиметров, ее монтируют с 500-миллиметровым шагом и более — в зависимости от толщины кровельного материала и высоты трапеции. Когда создается обрешетка для профнастила, выходящая на карниз доска должна быть на 10-15 миллиметров толще остальных. Конструкция обрешетки должна обеспечивать возможность прохода для крепления таких вертикальных элементов как вентиляционные трубы, дымоход и т.д. 

Стропильная конструкция под керамическую черепицу 

Особенности конструкции стропил под укладку керамической черепицы связаны с тем, что сырьем для ее изготовления является глина – материал достаточно тяжелый, ее вес больше, чем у металлочерепицы раз в 10. Таким образом, нагрузка на несущую систему кровли из расчета на один квадратный метр площади равна от 40 до 60 килограммов. 
Стропила под такую каркасную систему необходимо изготавливать из хорошо высушенной древесины, влажность которой не превышает 15%. Для их производства используется брус сечением 50х150 миллиметров или 60х180 миллиметров (для надежности). При этом шаг стропильной системы составляет 80 – 130 сантиметров в зависимости от крутизны уклона кровли. Так при угле наклона, равном 15 градусам, расстояние между стропилами равно 80 сантиметрам, а при 75 градусах – 130 сантиметров.    Когда вычисляется шаг между стропилами, специалисты учитывают их длину. При максимальном значении длины элементов при выполнении работ соблюдают минимальное расстояние между ними. При коротких стропилах оно должно быть максимально большим. Безопасное передвижение по крыше с уклоном меньше 45 градусов можно совершать, если стропильный шаг не превышает 80-85 сантиметров. 
При обустройстве керамической кровли имеется еще одна особенность – это определенный размер шага обрешетки, с которым ее набивают на стропила. Он зависит от типа приобретенной черепицы. Наиболее простым способом произвести расчет шага обрешетки можно, если учесть, что в большинстве своем черепица имеет длину 400 миллиметров, а нахлест при укладке составляет от 55 до 90 миллиметров. Поэтому в данном случае шаг обрешетки равен длине черепицы минус величина нахлеста, а это 310-345 миллиметров (читайте: «Обрешетка крыши под металлочерепицу: монтаж и крепление»).

Когда крыша имеет несколько скатов как на фото, шаг обрешетки и количество рядов черепицы рассчитывают для каждого шага стропил в отдельности. Разметку рядов выполняют при помощи шнура, закрепляемого на контробрешетке, которая находится на противоположных сторонах ската крыши (читайте ещё статью: «Шаг обрешетки под профнастил»). 

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: «Устройство стропильной системы под металлочерепицу – варианты конструкции, шаг стропил»). 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 конструкция под ондулин

При создании кровли из ондулина шаг стропильной системы должен составлять не менее 600 миллиметров, а максимальное расстояние между стропилами — не более 900 миллиметров. Для стропильной системы подбирают доски 50х200 миллиметров и тем самым обеспечивают незначительный запас прочности с учетом стропильных прогонов. Сверху контробрешетки и стропильной конструкции настилают обрешетку из бруса 40х50 миллиметров и межосевым шагом 60 сантиметров (читайте статью: «Ондулин или металлочерепица — что лучше»).

Стропильная конструкция под покрытие из шифера

Шифер относится к одному из наиболее популярных кровельных материалов. Для его монтажа выбирают стропила сечением 50х100 или 50х150 миллиметров. При решении вопроса, через какое расстояние ставить стропила, надо исходить из того, что минимальное значение не может быть менее 600 миллиметров, а максимальное – 800 миллиметров (подробнее: «Как ставить стропила на дом»). 
Для изготовления обрешетки используют деревянный брус сечением 50х50 миллиметров или доску 25х100 миллиметров. Шаг обрешетки подбирается в зависимости от угла уклона ската кровли. Если он незначителен, тогда достаточно, чтобы лист материала опирался на 4 бруска с шагом 45 сантиметров, а при большом уклоне хватит 3-х брусков с шагом от 630 до 650 миллиметров. 

Система стропил под волнистые асбестоцементные листы (шифер)

Удивительно, но кровельный материал под названием «шифер» знают все, ведь подавляющее большинство частных домов покрыто именно этим продуктом. За счет своей жесткости и составляющих, данный материал обладает довольно солидным весом, поэтому необходимо следовать рекомендациям по устройству стропильной системы, дабы она не разрушилась еще до начала эксплуатации.

• Низкая герметичность готовой плоскости не позволяет использовать шифер при уклоне ската менее 22 градусов, это приведет к протечкам. Если вы не сможете найти какие-либо рекомендации по монтажу асбестоцементных листов (что вряд ли), то вы всегда вправе воспользоваться инструкцией, прилагаемой к ондулину;
• Максимально возможный наклон стропил при шиферной кровле – менее 60 градусов;
• Оптимальный шаг стропильных ног лежит в диапазоне от 0,8 до 1,5 метра. Здесь все будет зависеть от нагрузки и сечения пиломатериалов;
• Как правило, деревянная система под шифер требует несколько большего сечения ног, нежели при легкой кровле. В качестве примера можно привести ситуацию, когда шаг стропил составляет 1,2 метра. Для стропила придется брать брус с сечением 75х150 или 100х200;
• Что касается обрешетки, то ее элементы так же будут отличаться от шага стропильных ног. Если он составляет до 1,2 метра, то вполне пойдет брус 50х50 миллиметров, а при большем шаге – 60х60 миллиметров;
• Шаг бруса обрешетки должен подбираться так, дабы один лист поддерживали 3 элемента. Шифер должен выходить за края на 15 сантиметров с обеих сторон. Например, если рассматривать стандартные размеры асбестоцементного листа (175 сантиметров), то можно использовать шаг обрешетки в 80 сантиметров.

Наверно стоит напомнить о том, что асбест являетсявредным веществом, следовательно, при работе с материалом, в котором содержатся его частицы должна соблюдаться техника безопасности. Которая гласит, что рабочий должен иметь при себе средства индивидуальной защиты.
 

Стропила для односкатной и двухскатной кровли

При создании стропильной конструкции следует помнить о необходимости обеспечивать системе дополнительный запас прочности, учитывая при этом шаг стропил. 
Расстояние между стропилами односкатной крыши выбирают в зависимости от толщины дерева и материала кровли — оно может составлять от 60 до140 сантиметров.Толщина древесных элементов зависит от площади и нагрузки на крышу (читайте: «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: «Стропильная система двускатной крыши и ее составляющие»). Стропилами регулируют величину свеса кровли.

Составные части крыши

Стандартная крыша такого типа состоит из следующих элементов:

• мауэрлата;
• стропильных ног;
• вертикальных стоек;
• подкосов;
• затяжки;
• конька;
• лежня;
• обрешетки.

Мауэрлатом называется брус, уложенный сверху на стены вдоль периметра постройки. Он закрепляется с помощью замурованных в стену стальных стержней с резьбой или анкерными болтами. Брус должен быть изготовлен из хвойной древесины и иметь квадратное сечение 100х100 мм либо 150х150 мм. Мауэрлат принимает на себя нагрузку от стропил и передает ее наружным стенам.

Стропильные ноги — это длинные доски сечением 50х150 мм или 100х150 мм. Они крепятся между собой под углом и придают крыше треугольную форму. Конструкция их двух стропильных ног называется фермой. Количество ферм зависит от длины дома и вида кровельного покрытия. Минимальное расстояние между ними равняется 60 см, максимальное – 120 см. При расчете шага стропильных ног следует учитывать не только вес покрытия, но и ветровую нагрузку, а также количество снега в зимний период.

Конек расположен в наивысшей точке крыши и чаще всего представляет собой продольный брус, соединяющий между собой оба ската. Снизу брус поддерживают вертикальные стойки, а по бокам крепятся концы стропил. Иногда конек состоит из двух досок, которые прибивают к верхней части стропил с обеих сторон и соединяют под определенным углом.

Стойки – вертикальные брусья сечением 100х100 мм, расположенные внутри каждой фермы и служащие для передачи нагрузки от прогона конька на несущие стены внутри дома.

Подкосы делают из обрезков бруса и устанавливают под углом между стойками и стропилами. Подкосами укрепляются боковые грани фермы, повышается несущая способность конструкции.

Затяжка – балка, соединяющая нижние части стропил, основание треугольника фермы. Вместе с подкосами такая балка служит для упрочнения фермы, повышает ее устойчивость к нагрузкам.

Лежнем называется длинный брус сечением 100х100 мм, уложенный вдоль центральной несущей стены, на который опираются вертикальные стойки. Лежень используют при монтаже наслонных стропил, когда прогон между наружными стенами составляет больше 10 м.

Обрешетка представляет собой набитые на стропила доски или брус. Обрешетка бывает сплошной и с зазорами, в зависимости от вида кровли. Крепится она всегда перпендикулярно направлению стропил, чаще всего по горизонтали.

Устройство стропильной системы односкатной крыши

Нужный уклон кровельной конструкции достигается разницей в высоте торцовых стен, и для этого существует два способа решения:

• выполнить кладку одной из стен выше на расчетную величину;
• на одной из одинаковых по высоте несущих стен установить подпорные стойки, наверх уложить прогон, на который при устройстве стропильной системы будет опираться верхняя часть стропил.

Рассматривая первый вариант, в котором кладка одной стены выполнена выше, последовательность работ будет складываться из следующих процессов:

1. На обе несущие стены укладывают балки мауэрлата и крепят их с помощью анкеров, которые забивают в стену или закладывают предварительно в кладку. В качестве материала для этого элемента выбирают брус из хвойных пород дерева сечением 100х100 мм либо 150х150 мм. Под стропила в уложенных балках вырубают специальные гнезда. Мауэрлату требуется надежная защита от влаги, поэтому обязательно выполняется гидроизоляция.
2. Монтируют стропила, соблюдая шаг 60 – 70 см. Данная величина шага позволяет накрывать односкатную крышу любым материалом. Для легких кровельных систем в качестве материала для стропил подойдут обрезные доски. Их укладывают, вынося за стены на расстояние 40 – 50 см. Такие свесы обеспечат защиту стен от осадков. Если же стропильные ноги имеют большую длину, то рекомендуется использовать прочный клееный брус, который не подвержен деформациям и способен выдерживать серьезные нагрузки.
3. Устанавливают подпорки. Этот элемент предусматривается в том случае, если значение длины стропильных ног превышает 4,5 метра.
4. При ширине строения больше, чем 4,5 метра потребуется монтаж дополнительных стоек. Их упирают на балки, которые в свою очередь нуждаются в усилении, для чего используют раскосы или подстропильные ноги.
5. Затем крепят на стропила обрешетку. Она обеспечит жесткость конструкции каркаса односкатной крыши. Толщина обрешетки и шаг между элементами предусматривается в зависимости от выбранного кровельного покрытия. Мягкая черепица и рулонная кровля требуют создания обрешетки из фанерных кровельных листов.

Как закрепить стропила на односкатной крыше при равных по высоте стенах? Установка стропил требует монтирования дополнительных вертикальных элементов. Как и в первом случае, не обойтись без мауэрлата, который помещается на верхний ряд кладки из кирпича или на специальный армопояс. Предварительно выполняется укладка гидроизоляционного слоя. На одной из стен монтируют в вертикальной плоскости стойки, поверху которых обустраивается прогон. Далее работы проводятся аналогично с первым вариантом: собирается каркас. Сначала ведется установка стропил односкатной крыши, затем монтируется обрешетка.

Если односкатная крыша строится над жилыми помещениями, то обязательным этапом является пароизоляция стропильной системы и утепление крыши. Часто владельцы применяют так называемую вентилируемую схему, когда между слоями теплоизоляции и влагозащиты существует воздушная прослойка, а по бокам кровли специальные отверстия. Такой подход позволяет свободно циркулировать воздуху, сводя до минимума возможность возникновения конденсата. Устройство вентиляции в значительной степени увеличивает эксплуатационный срок данного вида крыши.

Этапы монтажа

Самостоятельное сооружение крыши из профнастила с системой стропил требует тщательной организации процесса. Каждый этап работ должен соответствовать технологии, ведь от этого зависит качество будущей конструкции. Важным требованием является выбор надежных, качественных материалов, обладающих необходимым уровнем характеристик. При этом стоит сделать точный расчет количества профнастила и других элементов

Обязательным требованием является разработка проекта, в котором отражаются все особенности будущего сооружения.
В процессе проектирования важно учесть следующие моменты:

• Нагрузка на кровлю;
• Угол наклона скатов конструкции;
• Вид материалов для строительства;
• Оптимальный шаг между элементами обрешетки и стропилами;
• Метод соединения узлов конструкции.

Для создания чертежа не обязательно обладать профессиональными навыками и знаниями. Существует множество компьютерных программ, которые позволяют создать точный проект. Характеристики, например, угол наклона скатов, определяются в зависимости от необходимого уровня надежности конструкции, а также с учетом всех особенностей здания.
Расчет нагрузки является обязательным этапом проектирования. При этом учитывается вес материалов, которые применяются для строительства кровли, а также ветровая и снеговая нагрузка. Последний показатель можно определить с помощью специальных таблиц, в которых содержатся данные по всем регионам. Получившиеся результаты вычислений следует сложить и умножить на коэффициент 1.1.

Основной комплекс работ включает в себя два обширных этапа: создание системы стропил и монтаж профнастила. Качественная двускатная стропильная система требует выполнения следующих действий:

• Монтаж нижних балок рам стропил, которые изготавливаются из бруса, имеющего сечение 100×100 мм. Для этой цели подходит сосновый материал, под края которого необходимо уложить любой гидроизоляционный слой;
• С помощью отвеса следует определить центр установленных балок, а в данную область осуществляется крепление вертикальной стойки из бруса 100×100 мм. Установка проводится по одной линии, а расстояние между стойками не должно быть менее 2 метров. Из досок изготавливаются деревянные раскосы, которые служат для поддержки стоек в вертикальном положении;
• На верхние торцы вертикальных стоек укладывается брус, сечение сторон которого равно. Осуществляется проверка горизонтальности, а затем крепление данных элементов;
• Внешняя сторона всех брусьев обшивается досками, а для внутренней области используется фанера. Пространство между данными элементами необходимо заполнить качественным утеплителем для создания кровельного пирога;
• Далее сооружается мауэрлат, который служит для равномерного распределения нагрузки. Под элементы мауэрлата необходимо уложить рубероид, сложенный вдвое;
• Для стропил используются ровные доски, сечение которых – 200×50мм. Шаг между деталями стропил составляет 1 метр, а длина досок должна быть не менее 1,5 метров.

Качественная стропильная система может быть легко оборудована своими руками. После данного этапа следует покрыть двускатную крышу профнастилом. Для этого необходимо создать обрешетку и заделать фронтоны. При этом карнизы снизу подшиваются качественной фанерой. Материал должен обладать влагостойкостью, ведь от этого зависит надежность и долговечность конструкции.

Профнастил укладывается своими руками достаточно просто. Монтаж проводится методом внахлест, а крепление осуществляется с помощью саморезов. При этом может потребоваться обработка материала соответственно необходимым размерам. Все действия с профнастилом следует проводить в перчатках, так как элементы имеют острые края. Качественная стропильная система должна быть ровной, ведь от этого зависит надежность кровли.

Долговечная двускатная кровля выполняется только из высококачественных материалов и только после тщательного проектирования и расчета. При этом крыша из профнастила требует хорошего утепления, что позволяет создать комфорт в доме. Правильный монтаж, расчет наклона скатов и других параметров, оптимальное крепление — каждый этап работ по созданию системы двускатной кровли должен быть продуманным и технологичным.

Вес изолирующих и утепляющих материалов

Расчет изолирующей прослойки зависит от того, как будет эксплуатироваться пространство под крышей – для жилой мансарды нужно максимально эффективное утепление, для неотапливаемого чердака это не принципиально, можно вообще обойтись без утепления. Однако гидроизоляция обязательна и в этом случае.

Соответственно, вес изолирующих материалов под кровлей можно либо не считать (вес мембраны или пленки равен 1…2,5 кг), либо четко рассчитывать по применяемым материалам.

Пример: при утеплении мансарды минеральной ватой толщиной 200 мм (плотность 190…220 кг/м.куб) квадратный метр такого изолирующего слоя будет весить примерно 40 кг. Добавляя обязательную паро- и гидроизоляцию, получаем примерно 45 кг/кв.м. Итого, для Подмосковья нагрузка на стропила для утепленной мансарды составит 175…285 кг/м.кв., а для Петропавловска-Камчатского – 495…565 кг/м.кв.

Обшивка, обрешетка, контробрешетка

Здесь сложно выполнить точные расчеты, не зная заранее о планируемых вариантах работ.

Но рассчитывать лучше на максимальную нагрузку, поэтому можно принять для вычислений:

• сплошную обрешетку из листов фанеры (толщина не менее 12 мм, вес около 6,5 кг/м.кв), OSB (та же толщина, вес примерно 7,7 кг/м.кв), гипсоволокно (толщина 12…12,5 мм, вес 12…14 кг/м.кв.);
• обязательную контробрешетку (вариант устройства кровли из металлочерепицы) из бруса 50х50 мм. Учитывая, что бруски набиваются не в сплошную, а с шагом 300…400 мм, вес контробрешетки на квадратный метр крыши можно принять примерно равным 3…4 кг;
• обшивка изнутри часто выполняется вагонкой, возможен вариант с обшивкой листами фанеры или OSB с последующей штукатуркой. В первом случае вес отделки будет примерно равен 6…11 кг/м.кв., во втором – 8…11 кг/м.кв.

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.

Метод поиска угла наклона

У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:

• Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
• Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
• Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.

Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.

Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 — 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.

В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.

Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.

Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.

Как вычислить несущую способность

В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.

Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.

Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.

Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:

• Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
• Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.

В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.

Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.

Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.

С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.

Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.

Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.

Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.

Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.

Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.

Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м3, а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м3.

Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м2. Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.

Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.

Расчеты для конструкций с уклоном до 30º

На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.

У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.

У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.

Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:

• Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
• Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.

Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.

В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.

Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.

Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/Rизг. Величину М вычислим по формуле g×L2/8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

Rизг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см2. Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м2/8 = 690 кг/м

Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.

W = 0,690 кг/см/130 кг/см2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 152 см = 7,16 см

Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.

Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39

Для стропильных систем с уклоном свыше 30º

Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.

Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.

При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.

Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.

Видео о проведении расчетов стропилин

Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:

Дополнительные факторы

При расчете шага стропил обращают внимание не только на тип кровельного покрытия. Учитывается множество других моментов, данные о которых можно найти в справочниках и СНиПах. Вот некоторые из факторов:

1. Снеговые и ветровые нагрузки. Чем больше выпадает снега зимой и чем сильнее дуют ветра, тем меньше должно быть расстояние между балками. Но, если увеличить угол уклона крыши свыше 45°, тогда разрешается увеличить шаг.
2. Выбор утеплителя. Для снижения расходов на плиты утеплителя рекомендуется учитывать их стандартные размеры. Выпускают маты шириной 600, 800 и 1200 мм. Если пренебречь этим условием, тогда появится большое количество подрезов, мостики холода и строительство затянется.
3. Качество пиломатериала. Тут принимается во внимание порода древесины, сорт и сечение. Как уже говорилось выше, на прочность влияет то, насколько хорошо была высушена балка. Закупая древесину, обращайте внимание на ровность и наличие порока в виде сучков и следов от вредителей.
4. Балки перекрытия и затяжки. Если под двухскатной крышей обустраиваете мансардный этаж, тогда максимально расстояние между стропилами должно быт 0,75 метра.

Расчет расстояния между балками для двухскатной и односкатной крыши различается. Даже если делает несколько скатов, для каждого необходимо сделать расчет индивидуально. Особенно это относится к зданиям с разной длиной карнизов.

Принимая во внимание все эти факторы можно определить через какое расстояние устанавливать стропила. Хотя все расчеты можно сделать самостоятельно, так как справочные данные есть в свободном доступе, лучше обратиться к профессионалам. Они имеют опыт в проектировании, быстрее определят необходимое расстояние между стропилами. Так, вы избежите возможных ошибок и будете уверены в безопасности.

Советы от профессионалов

Если вы решили возводить кровлю самостоятельно, то вам наверняка пригодятся некоторые советы, которые не только облегчат ваш труд, но и увеличат эксплуатационный период вашей крыши в целом.

• Рассчитать конструкцию правильно – задача не легкая, но даже если она выполнена верно, нарушить ее можно при неверном креплении. Поэтому монтируя стропильные ноги на свои места выполните работу со всей ответственностью. Для повышения навыков вы можете прочитать информацию в сети, либо пригласить на объект знающего человека;
• Шаг стропильных ног никак не должен влиять на теплоизоляцию. Стоит помнить, что плиты способны немного изменяться в своих размерах. Воспользуйтесь этим и впихните их максимально плотно. В строительном магазине существуют стандартные размеры плит утеплителя в 60, 80, 100 и 120 сантиметров;
• Для большинства крыш, уклон которых менее 45 градусов, есть необходимость включения веса рабочего в расчет. Что касается более острых кровель, то в этом нет необходимости, следовательно, можно уменьшить шаг стропильных ног на 20%;
• Воспользуйтесь современными технологиями и рассчитайте вашу крышу при помощи онлайн-калькуляторов. Все что вам нужно – это ввести точные параметры;
• Нормативные документы касательно ветровой и снеговой нагрузки вы можете найти в сети или у мастеров на стройке;
• Любая древесина, используемая в целях строительства должна быть максимально высушена. Это позволит избежать ее деформации в последующем.

Крыша здания – один из самых важных элементов всего здания. Если вы начнете экономит на кровельном пироге, то вскоре вам грозит дорогостоящий ремонт, который затронет не только данный участок, но и все здание в целом. Поэтому если вы хотите получить максимальный эксплуатационный период от вашего уюта, то не стоит использовать некачественные материалы.

Как рассчитать необходимое сечение традиционной деревянной балки перекрытия

Прочностные характеристики опорного элемента определяются геометрическими параметрами, – длиной и поперечным сечением. Длина, как правило, даётся из внутренних размеров межстенного пространства и закладывается на стадии проектирования здания. Второй параметр, – сечение, можно изменять в зависимости от предполагаемых нагрузок в процессе строительства.

Общий порядок расчета шага стропил

1. Задаемся приблизительным шагом стропил, который можно выбирать из диапазона от 600 до 1200 мм. Делая это, следует учитывать ширину рулонов утеплителя и гидроизоляции, а также выбранный кровельный материал (каким шагом следует задаваться при монтаже профнастила или металлочерепицы, расскажем ниже).
2. Длину ската (по карнизу) делим на шаг стропил, который мы выбрали в предыдущем пункте, округляя полученное значение до целого числа (в большую сторону).
3. К вычисленному вышеописанным способом числу прибавляем единицу, получая таким образом количество стропил на одном скате.
4. Длину ската делим на количество стропильных ног, определенное в п. 3. В результате получаем уточненное значение шага, с которым будут устанавливаться стропила.

Как учитывать вид кровельного материала при расчете шага стропил?

Если в качестве покрытия кровли выбраны такие материалы, как профнастил или металлочерепица, приблизительный шаг стропил в п. 1 вышеизложенной методике расчета следует выбирать из рекомендованного производителем диапазона. Его границы для каждого из этих кровельных материалов мы опишем в следующих пунктах:

Рассчитываем сечение стропильной ноги

Сечение стропил зависит от трех факторов:

• от длины стропила;
• от расстояния между перилами;
• от нагрузок, действующих на крышу.

Зная эти параметры, несложно по таблице определить размер сечения стропильной ноги.

Упрощенный расчет балок перекрытия из дерева на прочность

В частном строительстве в основном используется схема 2.1 из таблицы 1.4, то есть равномерно распределенная по всей длине балки от стены до стены нагрузка. Ее величина определяется исходя из таблиц или экспериментально.

Поскольку балка работает не сама по себе, а в комплексе с другими, для расчета требуется информация о шаге расположения балок (на схеме Р).

Нагрузка на балки определяется типом перекрытия – чердачным или межэтажным. СНиП 2.01.07-85 дает такие данные (в кгс/м.кв. или в кПа, в скобках второе число):

• для чердачных перекрытий 130…245 (1,3…2,45);
• для мансарды 350 (3,5);
• для межэтажного перекрытия 400 (4).

В соответствии с планируемыми длиной пролета, шагом балок (0,5 или 1 м) и ориентировочной нагрузкой выбирается сечение балки в сантиметрах по таблице 1.8.

Далее расчет ведется, исходя из условия прочности – максимальный изгибающий момент, деленный на момент сопротивления балки при изгибе, должен быть меньше предельно допустимого напряжения.

σ_max= M/W≤[σ]

Для расчета момента используем формулы, приведенные в соответствующей таблице, для равномерно распределенной нагрузки на балку с защемлением в обоих концах это

M= (ql^2)/24

Момент сопротивления при изгибе прямоугольной балки

W= (bh^2)/6

Таким образом, расчет деревянной балки на прочность производим по формуле

σ= ((ql^2)/24) ⁄ ((bh^2)/6)

Для примера возьмем пролет 3 м, балки в межэтажном перекрытии расположены с шагом 0,5 м, сечение (по таблице 1.8) 50х180 мм. Эти цифры дадут (с учетом перевода всех составляющих в единую размерность)

σ=((45000×3^2)/24) ⁄ ((0,05×0,18^2)/6)=1687.5/0,00027=6250000 Па=6.2 МПа

Что намного меньше предела прочности для сосны на изгиб (σ_max=79 МПа). Таким образом, расчетное значение сечения балки полностью удовлетворяет условию прочности и дает возможность нагрузить перекрытие даже больше, чем это предполагает СНиП.

Мауэрлат

Мауэрлат — это конструкция из четырёх брусьев, соединяющая кирпичные, бетонные или металлические стены дома с деревянной несущей конструкцией крыши.

Брус мауэрлата должен занимать 1/3 места наверху стены. Оптимальное сечение этого пиломатериала — 10х15 см. Но существуют и другие подходящие варианты, например, 10х10 либо 15х15 см.

Главное, для создания мауэрлата не брать брусья шириной менее 10 см, так как они сильно подведут в вопросе прочности. А вот пиломатериал шириной более 25 см в надёжности сомнений не вызовет, однако будет давить на дом так, что тот в скором времени начнёт разрушаться.

Мауэрлат должен быть уже стены, иначе он будет оказывать на стены чрезмерное давление

Идеальная длина бруса для основания под стропильную систему равна длине стены. Соблюсти это условие не всегда получается, поэтому мауэрлат позволительно сооружать и из отрезков полностью или хотя бы примерно одинаковых по длине.

Лежень

Лежень выступает элементом стропильной системы, который находится в лежачем положении и служит основанием для стойки (бабки) несущей конструкции кровли.

В качестве лежня обычно берётся брус такого же сечения, как и мауэрлат. То есть оптимальный размер горизонтального элемента на внутренней несущей стене — 10х10 или 15х15 см.

Коньковый брус

Из-за размеров конькового бруса, в который стропила упираются верхним концом, вес крыши не должен выходить за допустимые рамки. Это значит, что для конька требуется брать брус довольно прочный, но нетяжёлый, чтобы под его давлением не прогнулись другие элементы несущей конструкции кровли.

Наиболее подходящий сосновый пиломатериал для конька крыши — это брус сечением 10х10 см или 20х20 см, как у стоек конструкции.

Кобылка

Кобылка — это доска, удлиняющая стропило, если оно недопустимо короткое.

При использовании кобылок стропильные ноги обрезают вровень с наружной стеной. А доски, удлиняющие их, подбирают таким образом, чтобы они образовывали необходимый свес крыши и были не толще самих стропил.

К длине кобылки обязательно добавляют лишние 30–50 см, которые уйдут на совмещение стропила с дополнительной доской и сделают соединение каркаса и свеса кровли максимально крепким.

Стойки

Стойка — это то же самое, что и центральная опора. Высоту вертикального бруса в стропильной системе принято находить по формуле h = b1xtgα – 0,05. h — это высота стойки, b1 – половина ширины дома, tgα – тангенс угла между стропилом и мауэрлатом, а 0,05 — это примерная высота коньковой балки в метрах.

Стойки рекомендуется создавать из брусьев сечением 10х10 см.

Главное требование к стойкам — устойчивость, поэтому в качестве них выбирают толстые, как лежень, брусья

Подкосы

Подкосом называется элемент стропильной системы, который под углом не менее 45° (по отношению к горизонтали среза стен) одним концом монтируется на стропиле, а другим — на затяжке, проложенной в направлении от одной стены дома к другой, вплотную к вертикальной стойке.

Длину подкоса определяют по теореме косинусов, то есть по формуле a² = b² + c² — 2 x b x c x cosα для плоского треугольника. a обозначает длину подкоса, b — часть длины стропила, c — половину длины дома, а α – угол, противолежащий стороне a.

Ширина и толщина подкосов должна быть идентична этим же размерам у стропильной ноги. Это значительно облегчит задачу по закреплению элемента в каркасе кровли.

Затяжка

Затяжка устанавливается у основания стропильной системы и играет роль балки перекрытия. Длина этого элемента определяется протяжённостью здания, а его сечение не отличается от параметра стропильных ног.

Специальные компьютерные программы

Судя по всему сказанному выше, для расчетов стропил нужно обладать не только достаточным запасом знаний, но и навыками черчения и рисования. Разумеется, не каждый из нас может всем этим похвастаться.

К счастью, сегодня существует немало компьютерных утилит, предназначенных для облегчения расчетов. Есть среди них профессиональные , такие, к примеру, как «Автокад», но можно отыскать и более простые варианты. Так, в программе «Аркон» можно запросто создавать различные проекты, а также наглядно увидеть, как будет выглядеть будущая крыша.

Обратите внимание! В таких утилитах есть и расчетный калькулятор, о котором говорилось ранее. С его помощью можно с предельной точностью рассчитать длину, шаг и сечение стропил.

Такие калькуляторы есть и в онлайн-режиме, но все данные, которые можно получить с их помощью, носят рекомендационный характер и не заменят полноценного составления проекта.

Скользящая опора для стропил

Скользящая опора или элемент стропильной системы, позволяющий ей приспосабливаться к изменению конфигурации, должен характеризоваться следующими параметрами:

• длина — от 10 до 48 см;
• высота — 9 см;
• ширина — 3–4 см.

Размер скользящей опоры должен позволять хорошо фиксировать стропила на основании кровли

Таблица: соответствие длины стропильной ноги её толщине и шагу

Таблица: определение угла стропила в процентах

Как различаются шаги стропил двускатной и односкатной крыш

Каждый тип крыши имеет свою прочность. От того какой запас прочности следует закладывать при монтаже того или иного типа крыши зависит шаг стропильных балок.

Односкатные конструкции крыш, которые характерны для простых построек хозяйственного назначения, делают из брусьев, укрепленных на стены. Расстояние между стропилами крыши напрямую зависит от их длины. Важно также учитывать сечение используемого бруса исходя из того, что чем длиннее промежуток, тем больше нагрузка.

Как правило, для односкатной крыши гаража или иных технических построек используют шаг от 60 до 140 см. Обязательно учитывать использование утеплителя, его ширина это и есть шаг. Читайте также: устройство стропильной системы односкатной крыши.

Двускатная система, к которой относятся щипцовая, шатровая, вальмовая и прочие конструкции всегда монтируют с теплоизоляцией. Стандартный шаг для подобных крыш равен 1- 1,2 метра. В каждом конкретном случае расчет выполняется с учетом, как уже говорилось веса кровельного материала и прочего, за основу берется СНиП 2.01.85, в котором рассматриваются все виды нагрузок и воздействий. Шаг вычисляется по обычной схеме, приведенной выше. Обязательно учитывается угол наклона. Угол в 45° позволяет использование всех видов кровли. При одинаковых скосах крыши вычисляют шаг одной стороны.

Расчёт стропильной системы двускатной крыши под профнастил

Проектирование двускатной крыши требует учёта ряда факторов, в числе которых размеры постройки, климатические условия региона, вес крыши и площадь кровли. Все эти параметры взаимосвязаны потому, что от атмосферной нагрузки зависит конструкция стропильной группы, а значит, её вес, крутизна наклона скатов и расход профнастила. Подбор конструкции крыши зависит от предполагаемой переменной нагрузки, которую создают климатические факторы. Оценить средние размеры атмосферных воздействий от снеговой, ливневой и ветровой нагрузок можно по статистическим данным метеослужбы.

Общие сведения по результатам расчетов

• У гол наклона крыши — Угол наклона каждого ската. Программа так же подскажет подходит ли данный угол для выбранного кровельного материала. Что бы увеличить или уменьшить, измените параметры ширины основания или высоты подъема.
• П лощадь поверхности крыши — Общая площадь всей поверхности кровли, с учетом длины свеса.
• П римерный вес кровельного материала — Вес выбранного кровельного материала на всю площадь крыши.
• К оличество рубероида — Количество подкровельного материала в рулонах шириной 1 метр и длиной по 15 метров, с учетом нахлеста.
• Д лина стропил — Длина каждого стропила от конька до основания ската
• М инимальное сечение стропил — Сечение стропил с учетом выбранных параметров и нагрузок. По умолчанию указаны нагрузки для московского региона.
• К оличество стропил — Общее количество стропил при заданном шаге на всю стропильную систему.
• К оличество рядов обрешетки — Общее количество рядов обрешетки по заданным размерам на всю кровлю
• Р авномерное расстояние между досками обрешетки — Рекомендуемое расстояние между досками обрешеток, для использования материала без подрезки.

Что бы рассчитать двускатную крышу с разными углами наклона каждой стороны, необходимо произвести 2 расчета односкатной крыши с необходимыми параметрами.

Фотогалерея: климатические нагрузки на двускатную крышу

Толщина снежного покрова и ветровая нагрузка требуют уточнения в региональных отделениях МЧС и Гидрометцентра России. На основе этих данных, а также с учётом требований СП 20.13330.2016. «Свод правил. Нагрузки и воздействия», производится расчёт прочности и шага стропильной системы, а также выбирается угол наклона ската с учётом аэродинамического коэффициента. Для средней полосы ветровая нагрузка находится в пределах от 24 до 53 кг/м2, поэтому угол наклона скатной кровли подбирают в пределах от 30 до 50°. Вес снегового покрова имеет усреднённое значение от 100 до 350 кг/м2 и учитывается при расчётах несущих ферм крыши. Определение полной нагрузки на кровлю делается с учётом крутизны ската и вычисляется по формуле: Sп.н. = К х Sрасч., где Sп.н. — снеговая нагрузка полная; Sрасч. — снеговая нагрузка расчётная; К — коэффициент, равный 1 при угле наклона ската менее 25°, и равный 0,7 при угле наклона более 25°.

Наклон ската имеет большое значение потому, что при крутизне кровли из профнастила свыше 60о снег на ней не слёживается и склонен к соскальзыванию под собственным весом. В пользу большого угла наклона ската говорит и возможность сделать объёмное обитаемое подкровельное помещение.

При угле наклона ската 45 градусов в подкровельное пространство можно вписать мансарду больших размеров

Такой параметр, как постоянная нагрузка, зависит от общего веса стропильных ног, вспомогательных конструкций и кровельного пирога. Зная вес крыши, можно определить сечение пиломатериала, расположение и тип вспомогательных элементов, что позволит распределить вес на стены строения более равномерно. Хвойный пиломатериал весит в зависимости от влажности от 710 до 840 кг/м3, поэтому можно подсчитать вес деревянных конструкций по следующей таблице.

Фотогалерея: конструкция и схема расположения несущих элементов крыши

Висячие стропила соединяются верхней частью в районе конька, а нижней — опираются на затяжку
Для двускатной ломаной стропильной группы с жилым мансардным помещением потребуются дополнительные крепёжные элементы
Устройство нежилого чердачного помещения отличается менее сложной стропильной группой

При сборке стропильной группы важно понимать, что пиломатериал не имеет идеальных размеров, поэтому сборку по монтажной схеме следует начинать с крайних ферм и по натянутым шнурам ставить последующие конструкции.

Таблица: количество пиломатериала в м3 для расчёта веса стропил, вспомогательных элементов и обрешётки

Для стропил выбирают брус 50х250 мм с шагом от 80 до 120 см, для обрешётки используется доска 25х150 мм с шагом не менее 15 см для профнастила. Количество и сечение вспомогательных элементов зависит от конструкции крыши и рассчитывается по проекту. Для того чтобы определить количество и вес профнастила, необходимо знать площадь двускатной крыши, которая вычисляется по формуле: S = (A х B) х 2, где S — площадь крыши, A — ширина ската, B — длина ската.

Количество профнастила необходимо рассчитывать с учётом нахлёста, который составляет 10–15 см по вертикали и одну волну между листами. Вес кровельного материала толщиной 0,5 мм равен в среднем 5 кг/м2.

При отсутствии проектных данных возникает необходимость вычислить высоту конька или длину ската, это можно сделать по следующей формуле: С2 = А2 + В2, где С — длина ската, А — половина ширины здания с учётом карнизных свесов, В — высота конька.

Длина ската при известной ширине здания и высоте конька вычисляется по формуле для прямоугольного треугольника

Если известны ширина здания и угол наклона ската, то для расчёта высоты конька и длины ската можно воспользоваться формулами с тригонометрическими функциями: H = L1/2 x tgA; L = H : sinA, где H — высота конька, L1/2 — половина ширины здания, A — угол наклона крыши, L — длина стропил.

Высоту конька и длину стропил можно рассчитать с использованием тригонометрических функций

Для окончательного расчёта используем значения тригонометрических функций для разных углов наклона ската по таблице.

Таблица: значения тригонометрических функций для выбранных углов наклона ската

С целью упрощения расчётов мы рассматриваем параметры для одного ската крыши, поэтому для получения суммарных значений данные нужно удваивать для двускатной кровли. Кроме того, нужно учесть карнизные свесы и расходы на раскрой пиломатериала, который рассчитывается с применением коэффициента 1,1–1,15.

Таблица: сечение пиломатериала для заданной длины стропил и шаг между ними

На увеличение шага стропил влияет наличие дополнительных узлов жёсткости из стоек и подкосов, а на уменьшение расстояния между фермами оказывают влияние размеры выбранного кровельного материала. У поставщика нужно уточнять полезные размеры профнастила, которые высчитываются с учётом продольных и поперечных нахлёстов, и на основании этих данных корректировать шаг стропил.

Обработка стропильных элементов антисептиком

В частном строительстве возведение стропильной системы чаще всего ведется из пиломатериалов, поскольку древесина доступна по цене и позволяет изготавливать конструкции своими руками без применения сложного инструмента. Подготовленный к монтажу древесный материал (такой как брус, оцилиндрованное бревно) нередко попадает на строительную площадку уже обработанный защитными средствами в производственных условиях. Но на изготовление обычно идет доска или брус, не пропитанный специальными составами.

Чем обработать стропила перед монтажом каркаса крыши? Обработка требуется для защиты древесины от гниения и предотвращения опасности возгорания. Обработка антисептиком и огнезащитным составом может проводиться по отдельности. С использованием комплексного огнебиозащитного средства обработка займет вдвое меньше времени .

Обработка антисептиком или комбинированным составом должна выполняться в два приема. Необходимо пропитать верхний слой древесины специальной жидкостью, нанеся ее кистью или валиком. После высыхания первого слоя обработка антисептиком повторяется.

Диагональные стропила

Обустройство стропильной системы вальмовой крыши своими руками требует монтажа различных видов стропил, таких, как :

• накосные (диагональные балки, формирующие треугольный скат);
• центральные вальмовые;
• боковые;
• укороченные (нарожники).

Боковые стропильные ноги изготавливаются из доски и устанавливаются аналогично элементам обычной скатной кровли с висячей или наслонной конструкцией. Центральные вальмовые стропила представляют собой наслонные элементы. Чтобы сделать нарожники, применяются бруски или доски, которые крепятся к диагональным балкам и мауэрлату.

Как сделать стропила для вальмовой крыши? Чтобы правильно смонтировать данный вид кровельной конструкции, требуется точно рассчитать сечение и угол наклона накосных балок. Размеры элементов зависят от длины перекрываемого пролета. Важно соблюсти симметричность при монтаже диагональных стропильных балок, в противном случае под нагрузкой крыша может деформироваться .

Что еще нужно учитывать

Тип крыши и используемой системы – это еще не все параметры, который потребуются для того, чтобы рассчитать длину стропил двухскатной крыши. Перед тем как все вычислить, нужно узнать еще много сведений, а именно:

• Параметры самого дома. В нашем случае самый важный параметр – это ширина строения. Расчет длины стропил в большей степени связан именно с этим значением. От ширины дома во многом зависит и высота расположения конька, и размер скатов;
• Высота расположения конька. Это еще один параметр, который напрямую влияет на расчет длины стропил. Высоту двухскатной крыши посчитать можно по специальной формуле. В ней учитывается ширина дома (а точенее половина этого значения) и угол наклона скатов. Но тут стоит учитывать и другие параметры. В первую очередь – это сколько свободного пространства вам необходимо иметь на чердаке. Также не стоит забывать и про внешний вид дома;
• Испытываемые нагрузки. Этот параметр в большей степени влияет на сечение стропил и на шаг их установки. Но и длину нужно выбирать такую, чтобы стропильная нога смогла выдержать нагрузку.

Кроме того, делая расчет длины стропил, следует узнать какие должны быть свесы. Без этого «дополнительного» элемента не обходится не одна крыша. Свесы играют роль защиты, которая предохраняет стены дома и его фундамент от размывания водой стекающей с кровли.

Они могут быть продолжением стропил или выполнены как самостоятельные элементы. В последнем случае к основной конструкции крепятся доски, носящие название «кобылки». По своей сути они являются удлинением стропил.

Какой длины выбрать свесы – это решать самим владельцам дома. Согласно существующим строительным нормативам этот параметр должен быть в пределах от 50 до 60 сантиметров. Меньше делать не стоит, в противном случае могут пострадать стены и фундамент. Иногда свесы делают более одного метра. В этом случае вдоль стены получается небольшой навес, который можно использовать для отдыха или хранения вещей.

Делаем вычисления

А как рассчитывается длина стропил? Если крыша имеет симметричную форму, то посчитать этот параметр не сложно. Для этого используется формула теоремы Пифагора, а именно: С равно корень квадратный из А в квадрате плюс В в квадрате, где:

• С – это искомая длина стропила;
• А – это высота, на которой расположен конек (от основания крыши);
• В – это половина ширины дома.

При этом с помощью этой формулы можно рассчитать дину стропил только до мауэрлата. Здесь не учитывается длина свесов. Если они будут являться продолжением стропил, то к рассчитанному параметру нужно прибавить их длину.

А как сделать расчет, если крыша будет ассиметричной? В этом случае скаты будут разными. Но и тут можно воспользоваться теоремой Пифагора. Рассчитать стропила на крышу можно по той же формуле, только вначале выяснить значение параметра «В» (в первом случае он равен половины ширины дома). Если крыша асимметричная, то еще на стадии ее проектирования вы высчитаете, на каком расстоянии от стен будет расположен конек. Именно это значение и берется в качестве параметра «В». В результате расчета вы получите длину каждой из стропильных ног (на левый и правый скат). Как видно и здесь проблем с вычислениями нет.

Немного сложнее рассчитать стропила для ломаной крыши. Но и тут можно воспользоваться все той же формулой. Только в этом случае расчет будет включать больше вычислений:

1. Чтобы рассчитать длину стропил нижнего яруса, нужно высчитать расстояние от стены, на котором будет установлена стойка, удерживающая прогон (она верхней частью находится на месте излома крыши).
2. Далее, вычисленное в первом действии значение берем за параметр «В» в ранее рассматриваемой формуле. В качестве «А» используем высоту самой стойки. В результате расчета получаем длину стропил нижнего яруса.
3. После этого можно рассчитать параметры коньковых стропил (верхний ярус). Здесь в качестве параметра «В» берется половина длины верхней затяжки, которая соединяет места перелома ската. Параметр «А» равен высоте бабки, которая поддерживает конек крыши. Расчет ведется по той же формуле Пифагора

Существует и другой способ как рассчитать стропила. В этом случае используется угол наклона ската. Эта формула немного сложнее предыдущей. Длина стропил (для двухскатной симметричной крыши) будет равна сумме 0,5 и высота от основания крыши до конька разделенной на косинус угла наклона ската.

Каким бы способом не был бы произведен расчет, главное сделать его правильно и точно. От этого будет зависеть прочность всей стропильной системы. Если рассчитать длину стропил до целого числа не получается, то лучше делать округление в большую сторону. Лучше немного отпилить лишнее при проведении самого монтажа.

Как сделать двускатную крышу под профнастил

Для многих приоритетным вариантом покрытия двухскатной кровли являются листы профнастила. Эксплуатационные характеристики данного материала зарекомендовали себя наилучшим образом среди владельцев загородных домов. Профнастил одновременно сочетает достойный внешний вид и высокий уровень качества. Двухскатный каркас, покрытый профлистом, отлично справляется с различными воздействиями окружающей среды. Уклон конструкции крыши препятствует задержке снега зимой и скоплению дождевой воды, данные условия немаловажны для строительства на территории России.

Создание стропильной системы с двумя скатами не составляет особой сложности, укладка кровельного материала также возможна своими руками. Чтобы успешно осуществить строительство крыши здания своими силами, необходимо иметь опыт в монтаже, спросить совета у профессионалов о правилах ведения стройки и составить подробный чертеж для дальнейшей реализации. При создании стропильной системы, следует учитывать технические характеристики профнастила, соблюдать корректное расстояние между стропилами. Правильный подход перед началом строительства, облегчит последующий монтаж

Облицовка кровли профилированной сталью

Вес кровельного профнастила, имеющего более высокий профиль гофры, чем стеновой, колеблется в границах 5-8 кг, определяется толщиной используемого металла, видом цветного оцинкованного покрытия, выполненного однослойно или в несколько этапов. Установка штанг определяется расстоянием 0,6-0,9 метра. При большей величине необходимо обустраивать поперечины, сохраняющие кровлю от прогибания, деформации покрытия. Карнизная доска устанавливается на пятнадцать-двадцать сантиметров толще, усиливая край крыши.

Стропилам отводится несущая роль каркаса строения. Высота профиля определяет диаметр используемых направляющих. Предел нагрузки на остов устанавливается, учитывая высоту волны профнастила, несущие способности материала. Производственные документы, сопровождающие выбранный кровельный профнастил, содержат рекомендации допустимых нагрузок, определяя силу воздействия покрытия на квадратный метр настила.

Текущее обслуживание, возможный ремонт возведенной крыши предполагает передвижение по скату крыши. Функция надежности лежит на установленных стропилах. Расстояние шага отвечает за безопасность работ, предотвращая провисание, деформацию поверхности.

Физические характеристики используемых материалов

Стропилу, несущему на себе всю конструкцию крыши, отводится центральная роль. Основной материал выполнения остова ─ деревянный брус соответствующего диаметра, способного выдержать вес выбранного профилированного покрытия. Основные показатели сечения увеличиваются на несколько процентов, создавая запас прочности. Неправильно закрепленный на стропиле профлист со временем может деформироваться под воздействием разницы температур, ветра. Расстояние между «ногами», установленными под профилированный металл, необходимо рассчитать, учитывая все необходимые показатели, сопровождающие установку и эксплуатацию кровельного материала. В противном случае, менять покрытие придется в скором времени.

Лучше всего под профнастил подходит стропило из дерева хвойных пород, предпочтительно сосны. адекватно реагирующее на воздействие атмосферных изменений, сезонное повышение влаги. Лиственная древесина подвержена гниению, растрескиванию, пересыханию, деформации, отчего материал приходит в непригодность очень быстро. Влажность «правильного» бруса, способного обеспечить наилучшие показатели эксплуатации, составляет пять-пятнадцать процентов. Сухая древесина ломается под тяжестью покрытия, влажная ─ деформируется сама, приводит к деформации кровли, облицованной профнастилом.

Штанга с сечением менее пяти сантиметров может применяться под профильные полосы высотой менее двух сантиметров, то есть стеновые. Профиль используют, строя крыши хозяйственных построек односкатного типа, не требующие утепления и усиления остова.

Каркасное крепление облицовки

Профилированное покрытие предполагает выполнение крепежных работ специальными составляющими. Крыша здания постоянно подвергается воздействию воздушных потоков, сила которых сезонно изменяется. Крепеж листов на каркасную систему производится только специальными шурупами, имеющими заостренный винт, унифицированную шестигранную головку, позволяющую использовать шуруповерт. Фурнитура предотвращает повреждения отверстий резиновыми прокладками, амортизирующими при смене температур, усилении ветра. Прочности покрытию придает установка шурупов в каждую волну профлиста, стыки герметизируются. Использование кровельных гвоздей вызывает деформацию, повреждение листов, следовательно — непредусмотренную замену материала, сопровождающуюся дополнительными расходами.

Каркас крыши с двумя скатами и его преимущества

Крыша, состоящая из двух скатов – это конструкция, в которой два элемента соединяются в коньковой части. Значение уклона определяется от конька крыши. История архитектуры свидетельствует о том, что крыша с двумя скатами применялась в древнем домостроении. Благодаря надежности, простоте и доступности осуществления, данную конструкцию используют достаточно часто в современном малоэтажном строительстве. Каркас стропильной системы допускает вариацию карнизных свесов по размеру и различную форму фронтонов. При монтаже крыши здания своими силами потребуется набор оборудования и материалов, который под силу организовать каждому.

Что необходимо для строительства двускатной крыши?

Для правильного устройства профнастила в качестве кровельного покрытия потребуется:

• Материал для создания гидроизоляционного слоя;
• Крепежные элементы;
• Ножницы, которыми можно резать металл;
• Пила с дисками для разных видов работ;
• Строительный уровень;
• Брус (сечение 10х10 см);
• Электролобзик.

Специфика металлического покрытия

Для производства профнастила используют сталь различной толщины, поэтому материал может быть следующих видов:

• Кровельный (укладывается поверх стропил). Листы могут быть полимерными и покрыты слоем цинка. Для полимеров характерны различные цветовые варианты (от синей до коричневой палитры оттенков). Оцинкованное покрытие не отличается разнообразием цветовой гаммы, материал доступен только в сером тоне. Габарит профиля листов кровельного материала – от 35 до 75 мм;
• Для покрытия стен. В данном случае поверх основания всегда наносится полимерный состав (в процессе производства). Область применения стенового профнастила: возведение ограждений, строительство перегородок, а также отделке зданий. Высота профнастила варьируется в пределах 8-21 мм. Незначительный размер высоты листов обозначает условия эксплуатации материала – профнастил не должен испытывать существенного давления;
• Несущий (усиленный) вариант. Подходит для создания опалубки здания. Каркас будущего строения конструируют из металлических элементов, приваривая к опалубке, после чего происходит фиксация бетонным раствором.

Альтернативным вариантом покрытия кровли является черепица из металла, ее устройство также достаточно легко организовать своими силами. Однако ее стоимость дороже, чем листов профнастила.

Определяем необходимое расстояние между стропилами крыши вашего строения

Надежность каркаса крыши напрямую зависит от правильности проведенных расчетов, в том числе и от того, какой шаг стропил будет выбран.

Неверное определение при проведении расчетов нагрузок на стропильную конструкцию параметров стропил, может не только стать причиной деформации и нарушения покрытия кровли, но и привести к обрушению основания крыши.

При расчете конструкции крыши необходимо делать и расчет расстояния, которое будет между стропилами.

На каком расстоянии расставить стропила, а также другие аспекты и особенности, влияющие на его значение, мы постараемся разобрать в нашей статье. В обязательный перечень расчетов конструкции крыши входит расчет расстояния между стропилами.

Установка под металлочерепичное покрытие

Металлочерепичная кровля является, пожалуй, самым часто встречающимся покрытием при строительстве загородных домов.

Данный кровельный материал, идеально имитирующий настил из глиняной черепицы, обладает целым рядом преимуществ перед своим глиняным аналогом:

• листовая металлическая черепица является намного более высокотехнологичной при выполнении ее монтажа, благодаря чему сроки возведения крыши могут существенно сократиться;
• кровельный материал подобного типа значительно легче черепицы из натуральной глины, причем различия в массе 1м2 покрытия составляют до 35 кг в зависимости от того, какой толщины натуральная черепица.

Существенное понижение веса кровельного настила позволяет значительно упростить соблюдение многих параметров каркаса конструкции, к примеру, уменьшить толщину основного материала, увеличить шаг установки, уменьшить сечение брусков обрешетки.

Оптимальный шаг и сечение стропил под металлочерепицу.

Шаг установки стропильных ног под металлочерепичное покрытие устраивают в районе 600-950 мм при величине сечения элемента конструкции в 150*50 мм.

Увеличение шага здесь не рекомендуется при использовании сечения обрешетки в 30*50 мм.

При выполнении монтажа, с целью обеспечения лучшей вентиляции заполненного утеплителем пространства, в стропилах поблизости верхней кромки просверливают ряд отверстий 10-12 мм в диаметре.

В общем же стропильная конструкция под металлочерепицу не имеет принципиальных отличий от любой другой конструкции. Пожалуй, единственным, что делает ее особенной, является то, что верхняя опора стропил должна производиться не сбоку на коньковый брус, а сверху на коньковый прогон.

Свободная зона между состыкованными стропилами способствует циркуляции воздуха под кровельным настилом, что при учете его металлической поверхности снизит риск образования конденсата.

Если осуществляется монтаж кровли деревянного дома, предусматривающий замену традиционного мауэрлата верхним венцом, в котором выполняют необходимые врубки с целью надежного крепления, при неверном расчете перенести стропила будет уже очень сложно.

Материалы и инструменты, необходимые для установки стропил

Для изготовления и монтажа стропила вам понадобится в первую очередь сосновый брус влажностью не более 15 %. Минимальный размер бруса — 50 х 150 мм, и доска для обрешетки толщиной не менее 30 мм. Доску можете применять и необрезную, В этом случае обязательно снимите кору. Под обрешетку кровли для керамической черепицы необходимо брус 50 х 50 мм.

Для крепления кровли к обрешетке понадобятся крепежные изделия (саморезы или шиферные гвозди в зависимости от выбранной кровли).

Обрешетку крепить лучше гвоздями длиной 80 мм.

При монтаже и изготовлении стропила вам понадобится обычный плотницкий инструмент, а также электродрель. Если же вы делаете кровлю из металлочерепицы, профнастила, шифера, что не входит в вышеизложенную тему, вам необходимо иметь болгарку.

ВНИМАНИЕ: Обратитесь к разметке шага ответственно. Правильно размеченные места установки стропил обеспечат вам упрощение работы в дальнейшем. Обязательно проверьте диагонали вашего ската, что позволит без затруднений произвести кровлю крыши.

Методика расчета шага каркаса крыши

Еще на этапе проектирования дома из дерева нужно произвести все расчеты нагрузок. Это относится и к стропильной системе. Особенно важно это в деревянном домостроении, так как зачастую вместо мауэрлата используется верхнее звено. Исправить ошибки в такой конструкции впоследствии сложно. Для правильного расчета расстояния между балками существует методика.

Пролет каркаса крыши под строительство дома из бруса стандартно превышает 1 м, а самое маленькое допустимое значение — это 60 см, такие показатели указаны в ГОСТах (см.рис.). Правильно рассчитать длину стропил и их шаг можно следующим вариантом:

• С помощью рулетки замеряется длина ската крыши, результат делят на размер шага каркаса крыши. Например, если расстояние между стропилами 1 м, значит делить нужно на 1, если 70 см, то на 0,7.
• Полученную цифру суммируют с 1 и округляют до ближайшего большего числа. Так можно определить количество балок для одного ската крыши.
• На полученный результат нужно разделить длину будущего ската. В результате получится расстояние между каждым стропилом.

Для примера рассмотрим крышу, скат которой равен 25,5 м и шагом в 0,6 м. Высчитывать нужно следующие показатели: 25,5:0,6=42,5, к 42,5+1=43,5. Эту цифру округляем до ближайшего большего целого, получаем 44. Это количество стропильных балок на 1 скат будущей крыши.

Теперь высчитываем пролет между стропилами: 25,5:44=0,58 м. Получается, ставить ноги каркаса нужно через 58 см. Так можно легко рассчитать шаг любого каркаса крыши односкатной или сложной, без учета кровли. Но профессионалы рекомендуют свои расчеты под определенный вид кровли.

Стропильная система односкатной крыши. Технологические нюансы при сборке

Стропильная система односкатной крыши по уровню сложности сборки относится к наиболее простым вариантам, к тому же еще и самым экономичным в плане расхода материалов. Поэтому такую конструкцию чаще всего используют для кровли подсобных помещений: гаражей, хозяйственных построек, мастерских и прочих. Но, также данный тип стропильного каркаса применяется и для жилых строений.

Однако, несмотря на простоту сборки, в проектировании односкатных крыш, а тем более при их строительстве обязательно необходимо соблюдение всех правил, и требовании в соответствии со СНиП. Почему нужно серьезно отнестись к сборке такой простой стропильной системы, а также что следует учесть в процессе работы?

В чем преимущество односкатных типов крыш

Как было сказано во вступлении, односкатная крыша превосходит двухскатные аналоги по простоте в строительстве. Такую кровлю можно взвести даже в одиночку, причем в более короткие сроки. Кроме того существует масса других положительных моментов из-за которых стоит выбрать подобный вариант.

Значительно меньший расход материалов:

• В сравнении с двухскатными аналогами , для стропильной системы односкатной кровли требуется минимум в 2 раза меньше пиломатериалов;
• Также сократятся расходы и на кровельный настил, в особенности, если использовать листовые варианты ( профнастил , металлочерепицу , шифер и прочие);
• Как следствие снизится расход крепежей, и потребность в большом количестве доборных элементов .

 Меньшая масса конструкции. За счет использования небольшого количества материалов, снижается вес, что позволяет закладывать более легкий фундамент под все строение.

Снижение ветровой нагрузки. За счет более низкого силуэта, односкатная крыша не так подвержена парусности, а это не создает сопротивление ветру.

 Допускается оборудование жилого чердака (мансарды). При соответствующем проектировании строения вполне возможно создание мансарды под односкатной крышей.

Возможность создания эксплуатируемой кровли.

Однако, несмотря на массу преимуществ, подобные конструкции обладают и отрицательными качествами, не всегда позволяющими использовать такие типы крыш. Основные негативные свойства односкатных типов кровельных конструкций следующие:

• Нежелательное использование в регионах с большим количеством осадков в зимний период. В других районах страны требуется точный расчет снеговых нагрузок , с тщательным подбором сечения пиломатериалов.

• Более высокие требования к гидроизоляции.
• Односкатная крыша не всегда сочетается с подобранным стилем и дизайном дома.

Несмотря на недостатки, односкатные варианты крыш актуальный вариант, особенно в малоэтажном частном строительстве.

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.

Односкатные кровельные системы подкупают своей понятностью, простотой расчетов и монтажа

• 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.

В подавляющем большинстве случаев односкатная крыша не предполагает наличия «полезного» чердачного помещения

• 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.

В сети можно отыскать немало проектов жилых домов, в которых основной акцент делается именно на односкатную системы крыши

• 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.

Плюсы и минусы односкатной крыши для дома

Новички в строительном деле обрадуются тому, что подобная односкатная конструкция довольно проста и ее можно сделать своими руками. Правда, назвать работу самой простой нельзя, но с подробной инструкцией односкатная крыша будет создана. Но прежде чем рассматривать конструктивные особенности кровли, нужно выяснить ее особенности и преимущества. Именно они характеризуют данный тип крыши.

Плюсы односкатной кровли:

1. Экономичность. Для устройства крыши не нужно много стройматериалов, на которые тратится основная часть средств.
2. Простота стропильной системы и односкатной конструкции в целом. Самое то для новичков. Выполнить монтаж будет проще, чем с двускатной крышей.
3. Постройка будет иметь небольшой вес. А значит, на стены и фундамент оказываться меньшая нагрузка.
4. Благодаря подобной форме, односкатная кровля отлично сопротивляется ветровой нагрузке, а также весу снега, который скапливается на поверхности.
5. Угол наклона бывает самым разным, в зависимости от потребностей. Он варьируется от 5° до 45°.
6. Если сделать угол односкатной кровли небольшим, то ее можно использовать для различных целей. Например, если это сарай, то установить бачок для нагревания жидкости. Если это жилое помещение, то на односкатной крыше можно обустроить прекрасное место для отдыха. Как вариант, установка солнечных батарей в качестве альтернативного источника питания.
7. Универсальность односкатной постройки. Она покрывается практически любым материалом, доступным в продаже. Все зависит от эксплуатационных условий и выбранного угла наклона.
   
   Несмотря на все свои преимущества, односкатная кровля обладает и минусами. Это неудивительно, так как ничто не идеально, но о минусах лучше знать и выгодно использовать.

Минусы односкатной крыши:

• первый касается утепления. Под конструкцией отсутствует больше пространство с воздушной прослойкой, поэтому к вопросу утепления следует подойти серьезней. Если не сделать термоизоляцию конструкции, то летом чердак будет чересчур нагреваться, а зимой, наоборот, переохлаждаться. В любом случае температура (высокая или низкая) будет передаваться в дом. Устранить это поможет правильные расчеты и качественное утепление;
• при создании перекрытия сразу под кровлей, сделанной под небольшим углом, дом не будет иметь верхнюю воздушную прослойку и чердачное помещение. Да и жилое пространство в таком случае не организовать;
• из-за небольшого уклона, который достигает от 5 до 10°, на односкатной поверхности будет накапливаться снег и влага.
  

Расчет конструкции кровли односкатного типа

Это является первым этапом перед устройством стропильной системы. Рекомендуется составить подробный план или чертеж, на который будут ориентироваться при работе. Чтобы создать эту схему, нужно выделить такие данные:

• общую ширину постройки крыши, а также длину пролетов которая образуется между несущими стенами;
• угол ската, желаемый или получившийся;
• длину крыши односкатного типа;
• выбранный кровельный материал;
• какую высоту и ширину имеют несущие стены.

Обратите внимание! Когда односкатная крыша создается для сарая, гаража или дачного домика, можно просто поднять переднюю стену конструкции выше задней.

В итоге, от высоты поднятия будет зависеть угол ската. Второй вариант предусматривает создание подпорок, на которые и будет укладываться прогон. Второй способ позволяет сэкономить строительные материалы.

Для чертежей нужно знать следующие нюансы:

1. Расстояние между стенами внутри указывает на количество балок и качество укрепления стропил.
2. Прежде чем рисовать чертеж, определитесь, будете ли вы делать чердачное помещение. Оно сильно влияет на угол наклона и высоту одного фронтона.
3. Если помещение предполагает веранду или террасу, то при устройстве важно просчитать все так, чтобы она накрывала эти элементы.
4. Перечисленные факторы указывают на необходимую длину стропил, а длина помещения сказывается на их количестве.
5. Стропильные ноги нужно укладывать поперек постройки. При этом шаг монтажа составляет от 500 до 750 мм. Если постройка широкая, то потребуются длинные стропила длиннее и массивнее. Минимальное сечение составляет 80х150 мм. К примеру, если фиксация стропил выполняется над пролетом в 6–8 м, то оптимальное сечение составляет 110х200 мм и больше.
6. В качестве стропил служат качественные, просушенные пиломатериалы без дефектов, трещин и сучков. Они делаются из бруса или досок.
7. Если длина бруса недостаточная, так как помещение широкое, элементы стыкуются. Место соединения двух брусьев нужно расположить на опорной балке. При использовании досок, стыкование делается с нахлестом не меньше 500 мм.
   
8. Чтобы конструкция была надежной и со временем стропильные ноги не провисали, они подпираются и фиксируются посредством элементов кровли. Речь идет о подкосах, ригелях и стойках. Они нужны в случае, когда ширина пролета для односкатной крыши составляет 4,5 м и больше. Стропильная система для односкатной крыши:
   
9. Как видно на фото, если длина пролета равна12 м, посередине монтируется стойка, поддерживающая стропильную ногу.
10. При длине пролета между стенами 12 м и больше, вдобавок к стойке монтируется подстропильные ноги. Тогда настил будет жестче.
11. При длине пролета между стенами в 15 м и больше, нужны две стойки. Их следует установить ближе к центру пролета. Расстояние от одной стоки у другой по центру составляет треть ширины постройки. В этом месте стойки скрепляются бруском, называемым схваткой.
12. В независимости от угла кровли, стропильные ноги нужно укладывать на мауэрлат. Это опорная балка, которая устанавливается на стене и фронтоне помещения.
    

Чертеж будущей односкатной кровли должен иметь всю нужную информацию об элементах. Указываются размеры, расстояния между ними, особенности крепления и т. д. Ниже показан пример подобного чертежа односкатной кровли.

Конструкции стропильных односкатных крыш: наклонные, скользящие, висячие

Кровля не только принимает на себе все внешние нагрузки, но распределяет их по опорным стенам и фундаменту. Устройство односкатной крыши делится на 3 вида:

Наслонные стропила сооружаются на тех зданиях, где имеются внутренние опорные стены. Такая схема стропил односкатной крыши обязательно включает опорные конструкции: подкосы, стойки, прогоны, схватки, лежни

Наслонные стропила в односкатных крышах могут быть как с подкосами, так и без них

Скользящие стропилы применяются для возведения крыш домов из бруса или брёвен. Они крепятся по принципу ползунка. И так как деревянные дома в течение 5-6 лет дают осадку, скользящая крыша подстраивается и не деформируется.

Висячая стропильная конструкция опирается исключительно на внешние стены, и не имеет дополнительных опор. При её сооружении используют заранее заготовленные стропильные фермы, которые собирают отдельно и водружают на место для закрепления. Стропильная ферма представляет собой каркас из стропильной ноги, стойки, затяжки и подкосов, собранных воедино. Данное устройство стропил односкатной крыши подойдёт при расстоянии между несущими стенами не больше чем 4,5 м.

Как рассчитать и установить стропила односкатной крыши

Чем больше площадь дома, тем сложнее получится система стропил. Максимальная длина брусьев равна 6 метрам, поэтому для крыш с шириной больше этого параметра потребуется изготовление составных стропил. Они будут состоять из 2-х частей, которые соединяются между собой внахлёст с помощью косых запилов. Длина нахлеста должна быть не меньше 50 сантиметров.

Расчёт стропильной системы односкатной крыши включает высоту фронтона крыши, угла наклона, длины стропил, количества древесины и кровельного материала. Самым сложным является вычисление угла наклона.

Цельные стропила односкатной крыши не могут быть длиннее 6 метров

Как правильно рассчитать угол стропил односкатной крыши? На любую крышу влияют снеговые и ветровые нагрузки. Соответственно наклон стропил односкатной крыши рассчитывается с учётом этих нагрузок. А уже в зависимости от угла выбирают кровельный материал.

Установка стропил односкатной крыши: каким должен быть шаг

Для правильной установки необходимо иметь на руках схему стропильной системы односкатной крыши. Её можно составить самостоятельно, зная все параметры объекта, или скачать подходящую из интернета.

Расстояние между стропилами варьируется в пределах 60-180 см

От поперечного сечения стропильных брусьев и шага между ними напрямую зависят прочность и надёжность будущей крыши. По этому первым делом нужно определить шаг стропил односкатной крыши. Стоит помнить о том, что минимальное расстояние между стропильными ногами должно быть не меньше, чем 60 см, а наибольшее – 180 см.

Узнать подходящий шаг стропил можно с помощью таблицы:

 Это важно! Из таблицы видно, что чем длиннее стропильная нога, тем менее значительным будет шаг и более значительным – поперечное сечение.

Крепление стропил односкатной крыши: ответственный момент

Сначала устанавливается мауэрлат на несущую стену, на него будут закрепляться нижние части стропил. При закреплении мауэрлата используется арматура, прожжённая проволока или анкерные болты. Тип крепежа зависит от вида материала, из которого сделаны стены.

Полезный совет!Укладка гидроизоляционного слоя позволяет продлить время службы мауэрлата.

Запил для закрепления стропила с мауэрлатом не должен превышать 30%

Закрепление стропила с мауэрлатом происходит с помощью запилов не более чем на 30% стропильного бруса. Зазор в месте крепления делают минимальным.

Если длина конструкции больше чем 4.5 метра, то при монтаже стропил односкатной крыши требуется установить подстропильные стойки с подкосами, закреплёнными на лежень. Это повысит прочность и предотвратит прогибание стропил. Точки обустройства подстропильных ног предопределяются размещением внутренних несущих стен и серединой стропил. Односкатная кровля с большой поверхностью должна обязательно иметь подстропильные ноги во избежание прогибания и разрушения стропильной конструкции.

Построенный дом, гараж, баня или другое здание будет служить долгое время, если заложен хороший фундамент и грамотно смонтирована крыша. Фундамент защищает строение от воздействий со стороны грунта, а кровля защищает от воздействий климатических явлений в виде снега, дождя, града и ветра. Именно стропильная система является тем элементом, который должен выдерживать не только укрывной материал, но и все проявления непогоды. Поэтому её расчёт и возведение – это очень ответственный и важный этап в строительстве.

Каким образом будет создаваться необходимый уклон ската?

Принцип расположения стропил односкатной кровли – параллельно друг другу с определенным шагом, с необходимым углом уклона ската – общий, но достигаться это может различными способами.

Необходимая крутизна установки стропил создается превышением одной стены здания относительно противоположной

• 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.

При строительстве здания по каркасному принципу стойки с одной стороны сразу же делаются выше – для обеспечения уклона стропил.

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.

Основная задача этого элемента – равномерное распределение нагрузки со стропильных ног на стены здания. Правила подбора материала и самостоятельного монтажа мауэрлата 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.

Угол наклона кровли обеспечивается установкой под каждую стропильную ногу вертикальной стойки

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.

• 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.

Создание стропильной системы односкатной крыши путем монтажа заранее подготовленных ферм.

Подобную технологию удобно применять в том случае, когда стропила, в силу своей большой длины, требуют определенного усиления (об этом речь пойдет чуть ниже).

«Пачка» готовых стропильных ферм для односкатной крыши – идеально подогнаны по размерам

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.

Вариант создания односкатной стропильной системы при возведении пристройки к дому

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.

Стропила со стороны основного здания упираются или на горизонтальный прогон, или на индивидуальные точки крепления, но обязательно выверенные по горизонтали

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.

Выбираем угол односкатной кровли

Угол ската выбирается с учетом того, что получившаяся крыша образует треугольник, один угол которого всегда будет прямым. Катетами являются балки перекрытия и фронтонная часть постройки, а гипотенузой служат стропила. Это четко прослеживается на данной схеме.

Обозначения следующие:

• Lс – длина используемого стропила;
• Lbс – наш катет, указывающий на высоту фронтона от балки перекрытия к плоскости кровли;
• Lсд – ширина постройки;
• А – выбранный или искомый угол односкатной кровли.

Учитывая базовые величины, можно рассчитать все параметры односкатной конструкции. Для этого есть формула. Первая используется в том случае, когда за основу взята ширина постройки и планируемая высота фронтона. В таком случае формула следующая:

TgA=Lbc÷Lcд

Когда вы определились с углом односкатной кровли, тогда нужно вычислить будущую высоту фронтона. Для этого формула следующая:

Lbc= TgA×Lcд

В таком случае длина стропильных ног кровли рассчитывается так:

Lc=Lcд÷СоsA

Обратите внимание! Эта длина стропил не учитывает козырька с тыла или фасада помещения.

На выбор угла ската влияет много критериев. Основной из них – выбор кровельного материала. Каждый из них рекомендуется покупать для того или иного угла наклона. Вот рекомендации для популярных кровельных материалов:

1. Для устройства профнастила уклон должен составлять не меньше 8°.
2. При использовании металлочерепицы потребуется сделать крышу с углом наклона в 30°.
3. Для устройства шифера нужны показатели от 20° до 30°.
4. Что касается рулонных кровельных материалов (рубероид, битумная черепица и мягкая кровля), то угол наклона должен быть 5–7°, не меньше.

Совет! Крыша без системы подогрева в территории, где зимой выпадает много снега, идеальным решением будет кровля односкатного типа с углом наклона в 40°, несмотря на кровельный материал. Так с нее будут быстро сходить все осадки.

В какую сторону предусмотреть скат кровли?

Казалось бы – праздный вопрос, однако, с ним необходимо определиться заранее.

В некоторых случаях, например, если крыша делается над пристройкой к дому, 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.

Направление ската кровли можно выбрать любое – суть геометрических построений та же, и меняются только лишь исходные линейные параметры для вычислений

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:

По мере удлинения стропильных ног усложняется и сама конструкция системы

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

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.

Чем круче скат односкатной крыши, тем больше она будет «ловить ветер», и тем значительнее становятся срывающие нагрузки на кровельную конструкцию

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 кровельное покрытие.  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.

Владея подобной информацией и имея намётки на будущее кровельное покрытие, будет проще определиться с углом крутизны ската.

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× tgα

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.

Как определиться с длиной стропильной ноги?

В этом вопросе также трудностей быть не должно – по двум известным сторонам прямоугольного треугольника не составит сложности рассчитать третью, используя всем известную теорему Пифагора. В нашем случае, в приложении к базовой схеме, это соотношение будет следующим:

L² = d² + h²

или:

L = √ (d² + h²)

При расчете длины стропильных ног следует учитывать один нюанс.

При небольших длинах ската часто длину стропил увеличивают на ширину карнизного свеса – так проще будет монтировать весь этот узел впоследствии. Однако, при больших динах стропильных ног, или же в том случае, когда в силу обстоятельств приходится применять материал очень большого сечения, такой подход выглядит не всегда разумным. В такой ситуации применяют удлинение стропил с помощью специальных элементов системы – кобылок.

Два варианта: слева – стропила сами по себе формируют карнизный свес, справа – для этого наращиваются кобылки

Понятно, что в случае с односкатной кровлей карнизных свесов может быть два, то есть с обеих сторон постройки, либо один – когда крыша пристраивается к стене здания.

Ниже размещен калькулятор, который помоет быстро и точно рассчитать необходимую длину стропильной ноги для односкатной крыши. По желанию можно проводить вычисления с учетом карнизного свеса, либо без него.

Как определить необходимое сечение стропил?

Дина стропильных ног (или расстояние между точками их крепления к мауэрлату) теперь известна. Найден параметр высоты поднятия одного края стропила, то есть имеется и значение угла ската будущей кровли. Теперь необходимо определиться с сечением доски или бруса, который пойдет на изготовление стропильных ног и, в связке с этим – шаги их установки.

Все перечисленные параметры тесно взаимосвязаны между собой и должны в конечном счёте соответствовать возможной нагрузке на стропильную систему, чтобы обеспечивалась прочность и стабильность всей конструкции крыши, без ее перекосов, деформации или даже обрушения.

Сечение стропильных ног и шаг их установки предопределяются прогнозируемыми нагрузками на крышу

Принципы расчета распределенной нагрузки на стропила

Все выпадающие на крышу нагрузки можно разделить на несколько категорий:

• Постоянная статическая нагрузка, которая определяется массой самой стропильной системы, кровельного материала, обрешетки к нему, а при утепленных скатах – весом термоизоляции, внутренней обшивки потолка чердачного помещения и т.п. Этот суммарный показатель во многом зависит от типа используемого кровельного материала – понятно, что массивность профнастила, к примеру, не идёт ни в какое сравнение с натуральной черепицей или асбестоцементным шифером. И все же при проведении проектирования системы кровельного покрытия всегда стремятся удержать это показатель в рамках 50÷60 кг/м².
• Временные нагрузки на кровлю, обусловленные влиянием внешних причин. Это безусловно, снеговая нагрузка на кровлю, особенно характерная именно для крыш с небольшой крутизной скатов. Играет свою роль ветровая нагрузка, и, хотя на малых углах уклона она не столь велика, полностью сбрасывать ее со счетов не следует. Наконец, крыша должна выдержать и вес человека, например, при проведении каких-либо ремонтных работ или при очистке кровли от снежных сугробов.
• Отдельной группой стоят экстремальные нагрузки стихийного характера, вызванные, к примеру, ураганными ветрами, аномальными для данной местности снегопадами или дождями, тектоническими толчками земли и т.п. Предвидеть их – практически невозможно, но при расчетах на этот случай закладывается определенный резерв прочности элементов конструкции.

Суммарные нагрузки выражаются в килограммах на квадратный метр площади крыши. (В технической литературе часто оперируют другими величинами – килопаскалями. Перевести несложно – 1 килопаскаль приблизительно равен 100 кг/м²).

Выпадающая на крышу нагрузка распределяется по стропильным ногам. Очевидно, что чем чаще они установлены, тем меньшее давление будет приходиться на каждый погонный метр стропильной ноги. Это можно выразить следующим соотношением:

Qр = Qс × S

где:

Qр — распределенная нагрузка на погонный метр стропила, кг/м;

Qс — суммарная нагрузка на единицу площади крыши, кг/м²;

S — шаг установки стропильных ног, м.

Например, расчеты показывают, что на крышу вероятно внешне воздействие в 140 кг. при шаге установке в 1.2 м на каждый погонный метр стропильной ноги придется уже 196 кг. Но зато если установить стропила чаще, с шагом, допустим, 600 мм, то степень воздействия на эти детали конструкции резко снижается – всего 84 кг/м.

Ну а по полученному значению распределенной нагрузки уже несложно определить требуемое сечение пиломатериала, способного противостоять такому воздействию, без прогибов, кручения, переломов и т.п. Существуют специальные таблицы, одна из которых приведена ниже:

Пользоваться этой таблицей – совсем несложно.

• В левой ее части находят рассчитанную удельную нагрузку на стропильную ногу (при промежуточном значении берется ближайшее в большую сторону).

По найденному столбцу опускаются вниз до величины требуемой длины стропильной ноги.

В этой строке в правой части таблицы приведены необходимые параметры пиломатериала – диаметр кругляка или ширина и высота бруса (доски). Здесь можно выбрать наиболее удобный для себя вариант.

Например, расчеты дали значение нагрузки – 90 кг/м. Длина стропильной ноги между точками опоры – 5 метров. Таблица показывает, что можно применять бревно диаметром 160 мм или доску (брус) следующих сечений: 50×210; 60×200; 70×190; 80×180; 80×180; 90×170; 100×160.

Дело «за малым» – определить суммарную и распределенную нагрузку.

Существует выработанный, достаточно сложный и громоздкий алгоритм расчета. Однако, не будем в данной публикации перегружать читателя массивом формул и коэффициентов, а предложим воспользоваться специально разработанным для этих целей калькулятором. Правда, для работы с ним необходимо сделать несколько пояснений.

• Снеговая нагрузка

Вся территория России разделена на несколько зон по вероятному уровню снеговой нагрузки. В калькуляторе потребуется внести номер зоны для региона, в котором проводится строительство. Найти свою зону можно на представленной ниже карте-схеме:

На уровень снеговой нагрузки влияет угол ската кровли – эта величина нам уже известна.

• Ветровая нагрузка

Изначально подход схож с тем, что и в предыдущем случае – требуется определить свою зону, но только уже по степени ветрового давления. Карта-схема размещена ниже:

Для ветровой нагрузки имеет значение высота возводимой кровли. Не путать с рассматриваемым ранее параметром превышения! В данном случае интересует именно высота от уровня земли до самой высокой точки кровли.

В калькуляторе будет предложено определить зону строительства и по степени открытости участка строительства. Критерии оценки уровня открытости в калькуляторе приведены. Однако, есть нюанс.

Говорить о наличии указанных естественных или искусственных преград для ветра можно лишь в том случае, если они расположены не далее, чем на расстоянии, не более чем 30×Н, где Н – это высота возводимого дома. Значит, для оценки степени открытости для здания высотой, к примеру, 6 метров, можно учитывать только те признаки, которые расположены не далее, чем в радиусе 180 метров.

В данном калькуляторе шаг установки стропил является переменной величиной. Такой подход удобен с тех позиций, что варьируя значение шага можно проследить, как изменяется распределённая нагрузка на стропила, а значит, выбрать наиболее приемлемый вариант с точки зрения подбора необходимого пиломатериала.

Кстати, если односкатная крыша планируется утепленной, то имеет смысл привести шаг установки стропил к размерам стандартных утеплительных плит. Например, если будут использоваться питы базальтовой ваты размером 600×1000 мм, то и шаг стропил лучше установить или 600, или 1000 мм. За счет толщины стропильных ног расстояние «в свету» между ними будет на 50÷70 мм меньше – а это практически идеальные условия для максимально плотного прилегания утеплительных блоков, без просветов.

Какие материалы потребуются для других элементов стропильной системы?

Основные вычисления позади, так как несущие элементы – стропила, уже рассчитаны. Но, как мы видели, в общей системе нередко присутствует немало и других элементов.

• Обрешетка под кровельное покрытие монтируется с учетом конкретного типа кровли – от разреженной до сплошной.
• Линейные размеры стоек, подкосов, кобылок, лежней, прогонов и других усиливающих элементов определяются по месту, для каждого случая индивидуально.
• Не следует забывать про подшивку карнизных свесов, установку ветровых досок, предохраняющих кровельное покрытия от срыва ветром.

• Если есть необходимость, потребуется материал для зашивки фронтального прямоугольного и боковых фронтонов – никаких особых правил по его подбору не существует – только соображения рациональности и декоративности конструкции, так как особых нагрузок эта часть испытывать не будет.

Для того, чтобы проще было ориентироваться, в таблице ниже приведены рекомендуемые сечения пиломатериалов для элементов стропильной системы:

Итак, все данные для дальнейшей самостоятельной работы по созданию односкатной крыши имеются. Остается только проявить собственную смекалку, креатив при составлении проекта, а в ходе его практической реализации – максимум старания, аккуратности и, безусловно, осторожности, так как работы предполагаются на высоте.

В завершение публикации – интересный видеосюжет, наглядно показывающий стадии подготовки проекта односкатной крыши:

Монтажные работы по созданию односкатной кровли

Имея на руках чертежи и выбранный вид системы, можно приступать к работе. Еще потребуются соответствующие инструменты и пиломатериалы. Установка стропильной системы выполняется так:

1. Для безопасности постройку следует перекрыть балками. Они укладываются на стену. Чтобы продлить их эксплуатационный срок, на стену наклеивают рубероид. Он защитит балки от влаги и гниения. Расположить палки перекрытия нужно так, как и стропила. Шаг крепления –500–800 мм.
   
2. Сверху на балки укладывается мауэрлат. Это массивный брус, который послужит опорой. Он укладывается на заднюю нижнюю стенку постройки.
3. Чтобы безопасно передвигаться по крыше, на балки перекрытия укладывается настил из деревянных досок. Он временный.
   
4. Теперь нужно возвести фронтонную стену. Она делается из такого же материала, что само здание. Можно использовать материал полегче. К примеру, если стены кирпичные, то фронтон поднимается посредством брусков или досок.
5. Балки перекрытия нужно закрыть гидроизоляцией и вмуровать в стену. Фронтон поднимается на выбранную высоту, согласно чертежам.
6. На готовом фронтоне можно фиксировать мауэрлат. Получается, что два мауэрлата находятся параллельно друг к другу.
7. На нижнюю стену наносится разметка под крепление стропильных ног. Фиксируются сами элементы крепления.
8. Чтобы прочно зафиксировать стропило, исходя из чертежей, на нем вырезаются пазы. Это хороший вариант крепления. Пазы находятся в двух местах, вверху и внизу, чтобы войти в мауэрлат. Есть и другие методы фиксации стропильной ноги, как показано на этом фото.
   
9. После чего ноги фиксируются специальными уголками и креплениями. Сверху у фронтона ноги прикручиваются жестко. А вот нижняя часть делается в зависимости от выбранной стропильной системы односкатной кровли. Его можно жестко фиксировать или сделать скользящим.
   
10. Есть некая последовательность врезки стропильных ног. Сперва монтируют крайние элементы стропильной системы. Между ними натягивается шнур, служащий ориентиром и уровнем для последующих стропил. Не забываем, что шаг стропил соответствует шагу балок перекрытия.
11. Стропила, которые уже установлены, соединяются с балками перекрытия посредством стоек, подкосов и других элементов, чтобы придать им устойчивость. О них мы говорили выше. Фиксация выполняется уголками и скобами из металла.

    ​Совет! Если требуется удлинить стропила и вывести за стену, то к брусьям крепятся «кобылки». Так можно защитить прилегающую часть конструкции от осадков
    

12. Когда конструкция односкатной кровли готова, можно приступать к утеплению и созданию кровельного пирога.

Между стропилами укладывается утеплительный материал. Он должен жестко держаться там. После чего сверху делается контробрешетка для вентиляции. На контробрешетку укладывается гидроизоляционная пленка. Она защищает утеплитель от влаги, которая может испортить его.

Что касается обрешетки для укладки кровельного материала, то она выбирается в зависимости от того, какой именно это будет кровельный материал. Например, сплошная обрешетка из досок или фанеры нужна при устройстве мягкой черепицы и других рулонных материалов. Если используется металлочерепица, профнастил, шифер, ондулин и другие виды жесткой кровли, то обрешетка делается вразбежку. Шаг зависит от кровельного материала.

А чтобы защитить утеплитель изнутри односкатной кровли, нужно обшить его пароизоляционной пленкой. Теперь можно сказать, что односкатная кровля полностью готова.

Обратите внимание! Если односкатная кровля делается для сарая или другой нежилой конструкции, то утеплять ее не нужно. Лучше потратить их для другой цели.

Проектирование односкатных крыш. Что учесть

Планируя сборку односкатной крыши нужно учесть и рассчитать множество факторов: схему стропильной системы, угол наклона, нагрузки, подобрать соответствующие материалы. В итоге должен получится чертеж с полной информацией о будущей крыше.

Классическая схема односкатной стропильной системы, это уложенные поперек строения балки с креплением, к мауэрлату , установленному вдоль несущих стен. Это так называемая односкатная крыша с простыми наслонными стропилами. Но подобный вариант возможен только при пролетах с длиной не более чем 4500 мм. Но, допускается использование односкатных крыш с большей протяженностью.

• При ширине пролета в 5000-6000 мм, наслонные стропила нужно усилить подкосами, которые опираться на несущую стену с дополнительным мауэрлатом.
• Если ширина пролетов достигает значения 6000-7500 мм, потребуется собрать более сложный вариант – с упором на шпренгельную ферму. В конструкцию добавляется бабка, поддерживающая дополнительный брус, на который опирается стропило. Естественно стойки (бабки) дополнительно усиливаются подкосами.

Кроме выбора схемы устройства стропильной системы на стадии проекта потребуется спланировать шаг между балками, а также их сечение. Такие параметры зависят тоже от ширины пролета и используемой длинны стропил между несущими стенами. Общие рекомендации следующие:

• При длине стропильной балки до 3000 мм ее сечение подбирается в пределах 80×100 или 90×160 мм. Шаг между отдельными элементами должен составлять от 1100 до 2100 мм (зависимо от сечения!).
• Если стропило длиной 6500 мм, в таком случае подбирается сечение бруса 120×220 мм с шагом между деталями 1100-1400 мм.

Но, кроме выбора соответствующего сечения стропильных балок, и схемы сборки очень важным фактором является угол наклона будущей крыши.

Выбор угла наклона ската

От угла наклона собираемого ската зависит будущее функционирование крыши, а также ее прочность. Оптимальный уклон должен обеспечивать удаление осадков с плоскости (в особенности снега), невысокую ветровую нагрузку, а также устойчивое крепление кровельного настила.

Стоит также учитывать тип используемого кровельного материала, который также рекомендуется использовать при различных углах падения скатов. К примеру можно воспользоваться данными из приведенной ниже таблицы.

Подбирая углы наклона ската и кровельный материал нужно учесть, что плоскости с небольшими уклонами придется очищать от накопившихся масс снега, поэтому лучше всего подобрать настил способный выдержать вес человека без последующих деформаций.

Сборка различных вариантов стропильных систем односкатной крыши ↑

Односкатные типы стропильных конструкций чаще всего применяются для перекрытия подсобных строений: гаражей, сараев и пристроек. Как выполняются работы по сборке?

Односкатная крыша гаража

Обычно ширина пролета у гаражей редко превышает 4000 мм, поэтому над данной постройкой можно использовать простейшую схему стропильного каркаса. Сборка осуществляется поэтапно следующим образом:

• Мауэрлат изготавливается с бруса сечением не менее чем 100×150 мм. К внешнему краю деталь не должна сдвигаться ближе 50-ти мм. Крепиться элемент на заранее вмурованные в кладку шпильки. Если строение из дерева, то функцию мауэрлата выполняет верхний венец стен.
• Под стропила лучше всего заранее заготовить шаблон соответствующей длины. Причем желательно чтобы изначально брус был немного больше (на 50-100 мм с каждого края) от запланированной протяженности. Требуемый вылет карнизов формируют уже после установки стропил, обрезав лишние края. Обычно свесы крыши изготавливаются в пределах 400-500 мм с каждой стороны.
• По всей протяженности мауэрлата делается разметка под врубку для стропил. Шаг между ними в соответствии с проектом. Выборку древесины делают на глубину, не превышающую 1/3 часть толщины бруса.

• Изготовленные стропилины устанавливаются на свои места и соединяются с мауэрлатом выбранным способом (гвозди, скобы, уголки и прочие).
• По окончанию установки, стропила торцуются до требуемой длинны, и закрываются набиваемой ветровой доской.
• Для формирования свесов крыши впереди и сзади гаража можно воспользоваться двумя способами.

1. Мауэрлат выноситься на требуемую длину за стены строения.
2. К крайним стропилам крепят дополнительные элементы – кобылки.

Формирование стропильной системы пристройки

Пристройки к дому могут иметь различные параметры, и при ширине пролетов менее чем 4000 мм можно применить классическую схему с опорой стропил на две несущие точки. Однако с более широким строениями (˃4000 мм) потребуется установка подкосов, которые упираются в стену здания.

• На внешнюю стену пристройки укладывается мауэрлат, изготовленный из бруса 100×150 мм. Крепеж детали осуществляется выбранным способом (на шпильки, анкеры), в деревянном строении деталь не монтируют используя в качестве опоры для стропил верхний венец стены.
• В противоположной стене дома, под стропилины нужно подготовить гнезда под размер стропилины в толще стены (такие пазы можно изготовить еще на этапе кладки).

• Для подкосов можно использовать доску 50×150 мм. Их нужно монтировать с углом не более чем 45 градусов к опорной стене.
• Стропила укладывают на мауэрлат, заводя противоположные концы в подготовленные пазы. Со стеной брус соединяют монтажными уголками, а с противоположной стороны на гвозди или скобы.
• Под подкосы также готовят пазы, предварительно рассчитав угол наклона. Соединение элементов со стропилинами можно сделать путем забивания скоб или гвоздей.

В деревянных домах крепеж стропилин к стене осуществляться за счет установки кронштейнов (П-образные для стропил) под пятки детали снизу.

После установки стропила укорачивают, формируя свесы карнизов, и набивают ветровые доски. Следующим шагом монтируют обрешетку под кровельный настил.

Создавая стропильную систему сарая или хозяйственного блока, схему сборки выбирают зависимо от длины будущих стропил, при превышении значения в 4000 мм, потребуется установка дополнительных элементов: подкосов, ферм и прочих.

Соблюдение всех основных требований позволит эксплуатировать такую крышу на протяжении 15-25 лет, а с профилактическими осмотрами и реставрационными работами значительно дольше.

Как закрепить односкатную стропильную систему над сараем

Незначительные хозяйственные постройки и летние кухни не нуждаются в мощной кровле, поэтому для них лучше использовать односкатную крышу. Для примера можно рассмотреть схему стропильной системы односкатной крыши над сараем, предназначенным для хранения садового инвентаря. Эта постройка выполнена по принципу возведения каркаса для теплиц, в котором вертикальные стойки соединены обвязкой по периметру. Передняя стенка имеет высоту немного больше, чем задняя стена, поэтому стойки соединяются отдельными поперечинами.

Алгоритм устройства стропильной системы для односкатной крыши над сараем предполагает выполнение следующих действий:

• Делают шаблон стропильной ноги. Для этого прикладывают доску к торцу и отмечают места запилов вверху и внизу.
• По шаблоны изготовляют остальные стропилины. Делают разметку на стенках сарая и фиксируют стропильные ноги. При строительстве легких построек достаточно использовать гвозди или саморезы.
• Ветровую доску прибивают после монтажа обшивки по периметру постройки.

Укладывая стропила на плоскую крышу, рекомендуется выполнить гидроизоляцию такой системы, так как конструкция не имеет крутого ската. Это защитит не только предметы внутри постройки, но все деревянные элементы.

Приведенные примеры могут использоваться в качестве основы для индивидуальных конструкций, поэтому устройство односкатной стропильной системы необходимо знать подробно.

Несущий каркас скатной крыши с уклоном 1:3 и более, собираемый на месте

8.2.2.1. В скатных крышах с уклоном 1:3 и более вертикальная опора для верхних концов стропил под коньком обычно не устраивается. Горизонтальный распор стропил в этих случаях воспринимается балками чердачного перекрытия, которые одновременно являются затяжками.
8.2.2.2. Стропила противоположных скатов должны располагаться непосредственно друг против друга и соединяться верхними концами через коньковую доску толщиной не менее 19 мм встык или, когда балки чердачного перекрытия составлены из элементов, соединяемых между собой внахлест, — со смещением на собственную толщину.
8.2.2.3. Стропила и балки чердачного перекрытия должны опираться непосредственно на деревянные конструкции наружных стен. Длина крайней опорной площадки балок и стропил должна быть не менее 38 мм.
Стропилам на опорных участках необходимо придать определенную форму, чтобы обеспечить ровные площадки опирания.
8.2.2.4. Соединения опорных концов стропил и балок чердачного перекрытия, а также элементов балок чердачного перекрытия между собой, воспринимающие горизонтальный распор (8.2.2.1.) стропил, выполняются на гвоздях. Концы стропил и балок соединяются при этом внахлест, концы элементов составных по длине балок — внахлест или в торец с накладкой из бруса того же сечения. Количество гвоздей в каждом соединении стропил с балками в зависимости от уклона крыши, шага балок и стропил и снеговой нагрузки принимается по таблице 8.1. В соединении балок между собой следует применять по крайней мере на один гвоздь больше, чем указано в таблице 8.1.

Таблица 8.1. Минимальное количество гвоздей для соединение стропил и балок в каркасе крыши.

Элементы несущих конструкций могут скрепляться друг с другом также с помощью соединительных накладок (угловых листов).
8.2.2.5. Используемые для уменьшения пролетов и размеров сечения стропил промежуточные опоры в виде затяжек должны изготовляться из пиломатериала сечением не менее 38×89 мм. Затяжки длиной более 2,4 м должны соединяться между собой вблизи своей середины неразрезными элементами (связями) сечением не менее 19×89 мм, расположенными под прямым углом к затяжкам.
8.2.2.6. Гвоздевые крепления элементов каркаса (кроме приведенных в 8.2.2.4) следует исполнять в соответствии с таблицей 8.2.

Несущий каркас скатной крыши с уклоном менее 1:3, собираемый на месте

 В скатных крышах с уклоном менее 1:3 верхние концы стропил следует опирать на коньковую балку сечением не менее 38×140 мм, укладываемую на вертикальные стойки сечением не менее 38×89 мм, которые устанавливаются на обвязку внутренней несущей стены с шагом 1,2 м.
При необходимости пролеты коньковой балки между опорными стойками могут быть увеличены. В этом случае сечение коньковой балки в зависимости от пролетов и снеговой нагрузки подбирают по таблице Б. 12.

Максимальные пролеты перемычек из древесины хвойных пород

Таблица Б. 12 Максимальные пролеты перемычек из древесины хвойных пород 2-го сорта. Каркас без жесткой обшивки.

8.2.3.2. В крышах с малым уклоном для образования пространства между верхней обвязкой стен и укладываемым на стропила кровельным настилом, достаточного для размещения в нем утеплителя и вентилируемой воздушной прослойки, нижние опорные концы стропил следует опирать не на верхнюю обвязку стен, а на расположенную выше обвязки опорную доску сечением не менее 38×89 мм (рис. 8.2). Эта доска укладывается на балки чердачного перекрытия и прибивается к каждой балке. Стропила прибиваются к опорной доске.

Рис. 8.2. Каркас скатной крыши с уклоном менее 1:3 с промежуточной опорой в виде опорной стенки.

8.2.3.3. В случаях, когда определенный участок наружной стены смещен внутрь дома под общей крышей, выступающие за эту стену балки чердачного перекрытия укладываются на обвязку каркаса наружной стены (рис. 8.3). Свободные концы стропил и этих балок скрепляются между собой внахлест гвоздями в соответствии с первой строкой таблицы 8.1.

Рис. 8.3. Устройство каркаса скатной крыши при смещенной внутрь дома наружной стене.

Под стропила на этом участке стены устраивается опорная стенка из вертикальных стоек и уложенной на них обвязки того же сечения, что и каркас наружной стены. Стойки устанавливаются на обвязку наружной стены под каждое стропило. Стропила должны опираться на обвязку опорной стенки и прикрепляться к ней гвоздями. Гвоздевое крепление опорной стенки — по разделу 7. (см. Стены и перегородки в каркасном доме )
8.2.3.4. Промежуточной опорой в скатных крышах с уклоном менее 1:3 могут являться опорные стенки с верхней и нижней обвязкой и стойками сечением 38×89 мм, которые устанавливаются в одной плоскости со стропилами и балками чердачного перекрытия и прибиваются к ним гвоздями.
Промежуточными опорами могут быть также сжатые раскосы под стропила, которые изготовляются из пиломатериала сечением не ме нее 38×89 мм и устанавливаются от каждой стропилины к внутренней несущей стене под углом не менее 45° к горизонтали.
8.2.3.5. Гвоздевые крепления элементов каркаса скатных крыш с уклоном менее 1:3 должны выполняться в соответствии с таблицей 8.3.

Таблица 8.3. Гвоздевые крепления элементов каркаса скатных крыш с уклоном 1:3.

Несущий каркас плоской крыши

Рис. 8.4. Каркас плоской крыши.

 Высота сечения кровельных балок, принятая по таблицам Б.4.,Б5, может быть недостаточной для размещения в пространствах между балками утеплителя требуемой толщины и обеспечения вентилируемого пространства в соответствии с 8.7.1.1. В таких случаях высота сечения кровельных балок должна быть увеличена на необходимую величину.
Кровельные балки крепятся к обвязке несущих стен двумя гвоздями длиной 80 мм вкосую каждая.

Шаг стропильной ноги в зависимости от материала

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

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

Размер шага для самых распространенных типов покрытия рассмотрим ниже.

Шаг стропильных балок под профнастил

Расстояние между балками крыши зависит от размера листа, которые имеет профнастил. Шаг балок каркаса крыши под профнастил стандартно берется не меньше 60 см и не более 90 см.

Если это расстояние больше, то между стропильными балками крепятся доски с большим сечением. Сечение стропильных ног под профнастил выбирается 50х100 или 150 мм.

Самое важное, что нужно учесть, собираясь крепить профнастил — это обрешетка. Делают ее из доски сечением 30х100мм, монтировать нужно с пролетом от 50 см. Зависит это от марки и толщины, которые имеет профнастил, и наклона крыши.

Так крыша в 15º профнастил марки С 10 монтируется на сплошную обрешетку, профнастил С 21 монтируется на обрешетку с пролетом 30 см. Самый крупный профнастил С 44 монтируют на обрешетку с шагом от 50 см, до 1 м. При этом перед креплением обрешетки нужно продумать свободный проход дымохода, вентиляционной вытяжки и т.п.

Шаг стропильных балок под керамическую черепицу

Специфика монтажа стропильной системы для укладки керамической черепицы связана с весом этой кровли. Изготавливают керамическую черепицу из глины, и эта кровля имеет вес больше, чем у металлочерепицы в 9-10 раз. Расчет нагрузки на стропильную систему у керамической черепицы равен 40-60 кг/м2.

Расстояние между стропилами под керамическую черепицу

Изготавливают балки для стропильной системы крыши под керамическую черепицу только из просушенного материала. Сечение подходит 50х150 или 60х180 мм. Стандартное расстояние между стропильными ногами при кровле черепицы 80-120 см. Зависит пролет от того какой уклон имеет крыша. При угле в 15º пролет между стропилами равен 80 см, при 750 через 1 м 30 см.

При вычислении шага нужно учесть длину балки. Взяв максимальную длину, расстояние между стропилами минимально. И, напротив, при минимальной длине стропил шаг максимален.

При укладке керамической черепицы важно учитывать, что по крыше нужно будет передвигаться. Максимально безопасный шаг стропильных ног для такого передвижения 80 см.

Важно при укладке керамической черепицы правильно рассчитать пролет обрешетки. Это расстояние напрямую связано с размерами кровельного материала. Стандартный лист черепицы имеет длину 40 см. Укладка происходит внахлест от 50 до 90 мм. Рассчитывая шаг обрешетки, из длины черепицы вычитается размер нахлеста. В результате выходит шаг в 305-345 мм.

Для односкатной крыши под строительство дома из профилированного бруса сделать расчет не сложно. Если крыша сложной многоскатной формы, то каждое расстояние между стропилами просчитывается на шаг обрешетки отдельно. Закрепив шнур на противоположной стороне ската кровли, легко можно выполнить разметку рядов.

Один скат в малоэтажном строительстве

Односкатные крыши – верный спутник бытовых сооружений, террас, гаражей, пристроенных и отдельно стоящих веранд. Над жилыми домами на просторах отечества возводят их пока крайне редко, хотя численность приверженцев стилей модерн и хай-тек умиляет тенденцией к росту.

Несмотря на принадлежность к скатной категории, односкатные крыши все же нельзя безоговорочно назвать чердачным: слишком невелико пространство под кровлей для организации помещения. А раз использовать чердак не имеет смысла, то и отделять его перекрытием от постройки не всегда целесообразно. Потому на практике строители односкатных крыш вместо перекрытия нередко устанавливают распорки и подстропильные ноги.

Упрощенно стропильный каркас односкатной крыши можно назвать уложенным под углом перекрытием или половиной наслонной системы, что значительно ближе к конструктивной сути. Сооружают его исключительно из наслонных стропильных ног, т.е. из стропилин, имеющих надежные опоры для верхних и нижних пяток.

В числе вариантов опирания стропильных ног односкатных крыш значатся:

• Две несущие кирпичные, бетонные, деревянные стены разной высоты. В этом случае стропилины односкатной крыши опираются на стены через мауэрлат, уложенный двумя несвязанными между собой полосами. Опирание может производиться через бетонный армированный пояс, заранее спроектированный и устроенный в период возведения стен, а также через верхние ряды брусовых или бревенчатых коробок.
• Одна несущая стена из бетона, древесины, кирпича и расположенные напротив опоры. Понятно, что таким способом сооружают пристройки и навесы. Верхние края стропилин в таких случаях опираются на стальные кронштейны, прикрученные к несущей стене или на выбранные в ней же гнезда. Нижние пятки опираются на обвязку, соединяющую опорные столбы.
• Два ряда бетонных, кирпичных, деревянных опор. Обе пятки стропилин опираются на обвязку. Причем опоры могут одновременно служить элементами для крепления обшивки и формирования каркасных стенок.

В частном строительстве односкатные конструкции чаще всего используются, если перекрываемый ими пролет не превышает 4,5м. Перекрытие более серьезного пролета вполне реально: для его осуществления нужно будет просто усилить систему прогонами, опорами, подкосами.

Однако среди частников немного любителей настолько масштабных односкатных крыш, потому рассматривать мы будем простейших представителей и принципы их сооружения. Разобравшись с их конструкцией, можно будет создать собственный проект путем модернизации и внесения дополнений.

Грамотно разработанный проект учитывает необходимость располагать одинокий скат с наветренной стороны, чтобы крышу не сорвал и не унес порывистый ветер.

Среднестатистические размеры составляющих

Для изготовления наслонных стропилин используют лес и пиломатериал 2-го сорта. Подойдут ошкуренные бревна, пластины – те же бревна, но отесанные с двух сторон. Используется брус и попарно сшитые доски.

Сечение стропильных ног для возведения односкатных крыш над постройками необходимо рассчитывать с учетом веса кровли, снеговой и ветровой нагрузки. Перечисленные значения в среде народных мастеров попросту складываются и вводятся в одну из многочисленных расчетных программ, коих в интернете чуть меньше, чем легион. Для того чтобы не маяться с вычислениями, мы приведем среднестатистические сечения стропильных ног и сопутствующих элементов, употребляемые для строительства односкатных крыш в средней полосе, это:

• Бревна и вытесанные из них пластины Ø 180-200мм, брус 100×150мм (150×150мм) применяются для сооружения стропильного каркаса, перекрывающего пролет 4,5м и более.
• Бревна и пластины Ø 120-180мм, брус 100×100мм используются, если перекрыть необходимо пролет до 4,5м.

Брус в обоих случаях допустимо заменять попарно сшитой доской, размеры которых в итоге позволят получить балку требующегося сечения.

Следует помнить, что бревно Ø меньше 120мм, пластины толщиной меньше 70мм и доски сечением менене 40×150мм в сооружении стропильных конструкций не используется. Даже для малоответственных навесов, устраиваемых на площадках в средней полосе, указанные размеры – минимум.

Мауэрлат в средней полосе рекомендовано устраивать из бруса со стороной 180-200мм. подкосы большепролетных крыш следует делать из бруска 80×80мм, бревна Ø 100мм, из сшитых досок 25×150мм.

Если схема стропильной системы односкатной крыши предопределяет устройство прогона, его устанавливают параллельно скатам. Нужен он для повышения жесткости конструкции в качестве дополнительной опорной системы. Для фиксации прогона монтируют опоры и лежень точно так же, как диктует технология сооружения двухскатных крыш. Только цель заключается не в формировании конькового перелома, а в поддержании плоскости крупного ската. Прогоны большепролетных конструкций делают из бруса 180×180мм или из бревна Ø 200-260мм. Для изготовления стоек под прогоны берут брус со стороной 120мм или бревно 130-200мм в диаметре.

Функциональные стропила: подробный расчет

Подходим к главному вопросу: какое расстояние должно быть между стропилами крыши жилого дома? Вот здесь запаситесь терпением и внимательно изучите все нюансы.

Пункт 1. Длина стены и выбор шага стропил

Первым делом шаг установки стропил на крыше жилой постройки обычно выбирают конструктивно размеру здания, хотя и с учетом многих других факторов.

Например, проще всего устанавливать стропила с шагом 1 метр, поэтому для стены длиной 6 метров ставится стандартно 7 стропил. В тоже время можно сэкономить, поставив их с расстоянием 1 и 2 метра, и получится ровно 5 стропил. Можно поставить также с расстоянием 2 и 3 метра, но зато усилить обрешеткой. Но крайне нежелательно делать шаг стропил более 2 метров.

Пункт 2. Влияние снеговых и ветровых нагрузок на форму крыши

Итак, мы остановились на том, что среднее расстояние между стропилами обычной крыши – 1 метр. Но, если в местности значительная снеговая или ветровая нагрузка, крыша пологая или просто тяжелая (например, покрыта глиняной черепицей), тогда такое расстояние необходимо уменьшить до 60-80 см. А вот на крыше с уклоном более 45 градусов его можно даже увеличить на расстояние 1,2 м-1,4 м.

Почему это так важно? Давайте разберемся. Дело в том, что воздушный поток сталкивается на своем пути со стеной под крышей здания, и там происходят завихрения, после чего ветер ударяет в карнизный свес крыши. Получается, что ветровой поток как бы огибает скат крыши, но при этом стремясь ее приподнять. И в крыше в этот момент возникают силы, которые готовы ее сорвать или опрокинуть – это две наветренные стороны и одна подъемная.

Есть еще одна сила, которая возникает от давления ветра и действует перпендикулярно склону, стараясь словно вдавить скат крыши вовнутрь. И чем больше угол наклона ската кровли, тем больше имеют значение безопасные силы ветра и меньше касательные. А чем больше угол ската, тем реже нужно ставить стропила.

Понять, делать вам высокую крышу или пологую, поможет эта карта среднего значения ветровой нагрузки:

В российском климате на стандартную крышу дома значительную часть года воздействует такое атмосферное явление, как снег. И здесь тоже нужно учитывать, что снеговой мешок обычно скапливается больше на какой-то одной стороне крыши.

Вот почему в таких местах, где возможен снеговой мешок, нужно ставить спаренные стропильные ноги либо делать сплошную обрешетку. Проще всего определить такие места по розе ветров: с наветренной стороны ставят одиночные стропила, а с подветренной – спаренные.

Если вы впервые строите дом, тогда не найдетесь на собственную интуицию, а определите среднестатистическую снеговую нагрузку для своей местности по официальным данным:

Пункт 3. Вопрос утепления и стандартной ширины матов

Если вы планируете утеплять кровлю, тогда шаг стропил целесообразно ставить под стандартные размеры плит теплоизоляции, а это 60, 80 или 120 см.

Если потом подгонять утеплитель под уже существующие параметры крыши, будет много отходов, щелей, мостиков холода и прочих проблем.

Пункт 4. Качество и прочность используемого пиломатериала

Огромное значение также имеет то, какой именно материал вы используете для строительства стропильной системы. Так, для каждой породы древесины существует своя нормативная документация, которая касается ее несущей способности:

Т.к. для изготовления стропильной системы крыши в России чаще всего используется сосна и ель, их прочность на изгиб и особенности использования уже давно прописаны. Если же вы будете использовать древесину других пород, то нужно будет выводить поправочный коэффициент.

Кроме того, если на стропилах будут сечения, врубки или отверстия под болты, в этих местах нужно рассчитывать несущую способность бруска с коэффициентом 0,80.

Пункт 5. Расстояние между затяжками и балками перекрытия

Если крыша строится со связанными между собой стропильными фермами, и их нижний пояс используется одновременно в качестве балок перекрытия, тогда расстояние между фермами нужно делать в пределах 60-75 см, чтобы учитывать конструкцию будущего пола.

Пункт 6. Нагрузки на стропильные узлы

Итак, вот основные нагрузки, которые действуют на стропильную систему крыши:

1. Статические, куда входит вес самой стропильной системы, вес кровли, лежащего на крыше снега и доборных элементов.
2. Динамические, куда входит сила ветра, неожиданные повреждения кровли, вес человека и техники для ремонта и им подобные факторы.

И все они способны в определенный момент воздействовать на крышу одновременно, а поэтому и существует такое понятие, как критическое значение. Это именно то значение нагрузок, при котором крыша не выдерживает и деформируется.

Поэтому, если здание строится со значительными пролетами, то обязательно применяются стальные стропильные фермы. Дело в том, что напряжение в таких стержнях отсутствует, и вся нагрузка приходится на узлы – на них воздействуют сжимающие и растягивающие силы. А расстояние между такими фермами рассчитывается в зависимости от типа кровли и конструкции самой крыши.

Обычно унифицированную ферму ставят с пролетом, кратным шести, и поэтому между узлами фермы делается расстояние, кратное полутора метрам.

Пункт 7. Вес стропильной системы и кровельного пирога

Не забывайте, что главное предназначение стропил – удерживать на себе всю крышу, и ее вес при этом имеет немаловажное значение:

Пункт 8. Удобство монтажа кровельного покрытия

Влияет на расстояние между стропилами также такой фактор, как выбранное кровельное покрытие. Чем выше уклон крыши, тем больше кровельных материалов при этом будет использовано. А чем они тяжелее, тем чаще придется ставить под них стропила. И сплошная обрешетка также имеет свой вес:

У каждого вида кровли – свой оптимальный шаг стропил. Ведь многие стандартные листы по краям нужно крепить прямо в стропила или обрешетку, и важно, чтобы они совпадали. Иначе работа по покрытию кровли легко превратится в сущий ад на высоте, поверьте.

Вот почему даже перед началом монтажа нужно обязательно сделать раскладку, все несколько раз проверить. И знать некоторые важные тонкости по каждому из видов покрытий.

Расчёт стропил при помощи онлайн-программ

Сделать расчёт стропил при помощи онлайн-калькулятора проще всего. Вы задаёте исходные данные, а программа просчитывает нужные параметры. Существующие программы различны по своим функциональным возможностям. Ряд из них имеет комплексный характер и вычисляют множество параметров стропильной системы, другие гораздо проще и предполагают просчёт одного-двух показателей. Среди комплексных сервисов следует выделить серию стройкалькуляторов Stroy-calc для расчёта параметров стропил крыш с одним, двумя скатами, мансардой и вальмами.

Программа также учитывает кровельный материал, т. е. вместе с расчётом стропильной системы можно получить данные о необходимом количестве финишного покрытия из:

• керамической черепицы;
• цементно-песчаной черепицы;
• битумной черепицы;
• металлочерепицы;
• шифера (асбестоцементных плит);
• стальной фальцевой кровли;
• битумного шифера.

С целью получения требуемого результата вводится следующая информация:

• характеристики крыши: кровельный материал, ширина основания, длина основания, высота подъёма, длина свеса;
• характеристики стропил: шаг стропил, сорт древесины для стропил;
• характеристики обрешётки: ширина, толщина доски, расстояние между рядами;
• снеговая нагрузка на стропила: выбор региона снеговой нагрузки по карте.

В программе имеются рисунки типов крыш, на которых в графической форме показаны параметры ввода данных. В качестве результата выводится информация по:

• крыше — угол наклона, площадь поверхности, примерный вес кровельного материала;
• стропилам — длина, минимальное сечение, количество, объём бруса для стропил, их примерный вес, раскладка (чертёж);
• обрешётке — количество рядов, расстояние между досками, количество досок, их объём, примерный вес.

Ещё один довольно удобный онлайн-калькулятор стропил крыши считает меньше параметров, но также весьма полезен в работе. Необходимо задать ширину стропила, высоту от конька до свеса крыши, проекцию свеса на горизонтальную плоскость, ширину крыши без свесов и размер запила под узел крепления с мауэрлатом. В качестве результата программа выдаёт длину стропила до свеса, размер свеса, полную длину стропила, угол среза, расстояние от грани стропила до начала запила.

Среди мини-программ для расчёта отдельных элементов стропил удобно пользоваться калькулятором расчёта длины стропил двускатной крыши .

Онлайн-калькуляторы, конечно, не могут учесть особенностей конструкции стропил во всех ситуациях. Для получения точных данных по конкретному варианту крыши необходимо делать все расчёты вручную. Предлагаем вам методики вычисления нагрузок на стропила (снеговой, ветровой, кровельного пирога), а также определения параметров стропил (сечения, длины, количества, шага). На основе этих данных можно будет также посчитать количество древесины, необходимой для обустройства стропильной системы.

Таблица: значение угла наклона ската по его тангенсу

Предположим, что дом имеет ширину 8 м и высоту в коньке 2,32 м. Тогда tg α = 2,32/4 = 0,58. По таблице находим, что α = 30o.

Коэффициент μ определяется по следующей методике:

• при углах уклона ската до 25о μ = 1;
• для углов от 25 до 60о μ = 0,7;
• для более крутых скатов μ = 0, т. е. снеговая нагрузка не учитывается.

Таким образом, для рассматриваемого строения μ = 0,7. Значение Sg выбирается исходя из расположения региона, в котором ведётся строительство, на карте снеговых нагрузок.

Карта снеговых нагрузок позволяет определить давление снега на кровлю в различных районах России

Определив на карте номер региона, величину нормативной снеговой нагрузки можно найти по соответствующей таблице.

Таблица: нормативная снеговая нагрузка по регионам

Предположим, что наш дом находится в Московской области. Это третий район по снеговой нагрузке. Sg здесь равно 180 кг/м2. Тогда полная снеговая нагрузка на кровлю дома составит S = 0,7 ∙ 180 = 126 кг/м2.

Таблица: коэффициент, учитывающий ветровое давление на высоте

Возьмём среднюю высоту дома — от 5 до 10 м, а местность будем считать закрытой (этот тип соответствует большинству территорий, где производится загородное строительство). Значит, коэффициент K в нашем случае будет равен 0,65.

Аэродинамический коэффициент может колебаться от -1,8 до 0,8. Отрицательный коэффициент означает, что ветер старается приподнять крышу (обычно с пологими склонами), положительный — опрокинуть (с крутыми склонами). Для надёжности возьмём максимальное значение этого коэффициента, равное 0,8.

Ветер различным образом воздействует на крыши с крутыми и пологими скатами

Таким образом, общая ветровая нагрузка на рассматриваемый нами дом будет равна Wm = 32 ∙ 0,65 ∙ 0,8 = 16,6 кг/м2.

Таблица: определение нормативных значений ширины доски в зависимости от её толщины

Определимся с толщиной доски (В). Пусть она будет соответствовать наиболее употребимому обрезному пиломатериалу — 50 мм или 0,05 м.

Далее нам необходимо знать самый большой пролёт стропила (Lmax). Для этого надо обратиться к проекту и найти чертёж стропильной фермы, где будут указаны все её размеры. Примем в нашем случае Lmax равным 2,7 м.

Величина самого большого пролёта стропила (Lmax) является важной составляющей для вычисления его сечения и определяется по чертежу стропильной фермы

Величина сопротивления материала на изгиб (Rизг) зависит от сорта древесины. Для первого сорта она составляет 140 кг/см2, второго — 130 кг/см2, третьего — 85 кг/см2. Возьмём значение для второго сорта: оно не очень отличается от первого, но второй сорт древесины дешевле.

Подставляем все полученные значения в вышеприведённую формулу и получаем H = 9,5 ∙ 2,7 ∙ √ (105,5)/(0,05х130) = 103,4 мм. При толщине стропила 50 мм нет стандартного значения ширины 103,4 мм, поэтому берём ближайшее к нему большее значение из приведённой выше таблицы. Это будет 125 мм. Таким образом, достаточное сечение пиломатериала при шаге стропил 0,6 м, максимальном пролёте 2,7 м и кровельной нагрузке 175,8 кг/м2 равно 50х125 мм.

Можно следовать и более простым рекомендациям по выбору сечения пиломатериалов для деревянных конструкций крыши. Чаще всего применяются следующие сечения (в мм):

• мауэрлат — 100х100, 100х150, 150х150;
• стропильные ноги и ендовы — 100х200;
• ригели — 100х150, 100х200;
• стойки — 100х100, 150х150.

Это сечения с запасом. Если же вы хотите сэкономить материал, то можете пользоваться приведённой выше методикой.

Таблица: расчёт шага стропил из толстых брусьев и брёвен

Таблица сечений для балок чердачного перекрытия при временной расчетной равномерно распределенной нагрузке на пол чердачного помещения с ограниченным доступом (когда исключается хранение оборудования и материалов) не более 0,35 кПа (35 кг/м2)

Таблица Б. 3 Максимальные пролеты балок чердачного перекрытия. Неэксплуатируемый чердак.

Таблицы сечений для балок чердачного перекрытия, когда предусматривается в дальнейшем возможность устройства в чердачном пространстве жилых помещений (мансарды)

Таблица Б. 1 Максимальные пролеты балок перекрытий. Общие случаи.

Примечание: Пролеты указанные в настоящей таблице, применимы лишь в случаях, когда временная равномерно распределенная нагрузка на перекрытия не превышает 2,4 кПа (240 кг/м2)

Таблица Б. 2 Максимальные пролеты балок перекрытий. Особые случаи.

Примечание:

1. Пролеты указанные в настоящей таблице, применимы лишь в случаях, когда временная равномерно распределенная нагрузка на перекрытия не превышает 2,4 кПа (240 кг/м2).
2. При наличии цементных стяжек по перекрытиям перекрестные вертикальные связи в пролетах балок перекрытия не предусматривается.

Таблицы сечений для коньковых балок в зависимости от расчетной снеговой нагрузки (минимальное значение 1,0 кПа)

Таблица Б. 11 Максимальные пролеты коньковых балок составного сечения.

8.2.1.4. Если на балки чердачного перекрытия через стойки передается нагрузка от стропил (см. 8.2.1.1), высота сечения таких балок должна превышать не менее чем на 25 мм высоту, указанную в таблице Б.З. Если при этом уклон крыши составляет 1:4 или меньше, сечения балок перекрытия следует определять по таблицам Б.4 и Б.5.
8.2.1.5. В домах высотой 3 этажа ширина сечения открытых стропил, кровельных балок и прогонов бесчердачных покрытий по требованиям пожарной безопасности должна быть не менее 89 мм.
8.2.1.6. Балки перекрытия, несущие потолок из древесноволокнистых плит, для предотвращения скручивания вдоль кромок нижней грани должны закрепляться путем устройства обрешетки или вертикальных диагональных связей.
8.2.1.7. В случаях, когда требуется, чтобы крыша выдержала дополнительную равномерно распределенную нагрузку, создаваемую тяжелыми кровельными материалами (такими, как бетонная кровельная плита), возможность восприятия этой дополнительной нагрузки должна проверяться расчетом.
8.2.1.8. Диагональные стропила на ребрах и под ендовами крыши должны быть выполнены из пиломатериала, высота сечения которого больше высоты сечения рядовых стропил не менее чем на 50 мм при ширине сечения не менее 38 мм.
8.2.1.9. В случаях использования составных подлине стропил, кровельных балок и балок чердачного перекрытия стыки составляющих их элементов должны располагаться над вертикальными опорами.
8.2.1.10. Стропила, кровельные балки, а также балки чердачного перекрытия должны быть сдвоены на каждой стороне проемов в кровле или чердачном перекрытии, превышающих по ширине расстояние между двумя стропилами или балками.
8.2.1.11. Элементы каркаса крыши должны быть изготовлены из древесины хвойных пород не ниже 2-го сорта по [ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Т.У.].

Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)

Суммарная нагрузка на стропила

Общая нагрузка на стропила считается по формуле: Q = S+Wm+P, где:

• Q — общая нагрузка на 1 м2;
• S — снеговая нагрузка;
• Wm — ветровая нагрузка;
• P — вес кровельного пирога.

Напомним, что расчёт проводится для Московской области, кровельное покрытие — профнастил, угол наклона кровли — 30о: Q = 126 + 16,6 + 33,2 = 175,8 кг/м2. Таким образом, общая нагрузка на один квадратный метр стропил равна 175,8 кг. Если площадь крыши равна 100 м2, то суммарная нагрузка равна 17580 кг.

Ошибочным является мнение, что снижение веса кровельного покрытия существенно снижает нагрузку на стропила. Возьмём в качестве покрытия цементно-песчаную черепицу (50 кг/м2). Тогда вес кровли увеличится на 45 кг/м2 и будет составлять не 33,2, а 76,4 кг/м2. В этом случае Q = 126 + 16,6 + 76,4 = 219 кг/м2. Получается, что при увеличении массы кровельного покрытия в 10 раз (с 5 до 50 кг/м2) общая нагрузка выросла всего на 25%, что можно признать не столь существенным увеличением.

Расчёт количества древесины, необходимой для изготовления стропил

Для устройства стропил чаще всего применяют хвойные породы дерева. Зная, сколько стропил требуется на крышу и какой объём древесины содержится в одном брусе, вычислим необходимый объём древесины. Предположим, что мы произвели полный расчёт стропильной системы и получили, что необходимо 18 единиц бруса размером 150х150 мм. Далее смотрим таблицу.

Таблица: количество бруса в кубическом метре пиломатериалов

Объём одного бруса 150 х 150 мм составляет 0,135 м3. Значит, объём пиломатериала для 18 стропил составит 0,135 м3 ∙ 18 = 2,43 м3.

Результаты расчетов

Крыша:Угол наклона крыши: 0 градусов. Угол наклона подходит для данного материала.Угол наклона для данного материала желательно увеличить!Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!Площадь поверхности крыши: 0 м2. Примерный вес кровельного материала: 0 кг.Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): 0 рулонов.Стропила:Нагрузка на стропильную систему: 0 кг/м2.Длина стропил: 0 см. Количество стропил: 0 шт.

Обрешетка:Количество рядов обрешетки (для всей крыши): 0 рядов. Равномерное расстояние между досками обрешетки: 0 см. Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: 0 шт.Объем досок обрешетки: 0 м3. Примерный вес досок обрешетки: 0 кг.

Регион снеговой нагрузки

Расчет балки – Пример

Алгоритм работы программы для расчета балок основывается на СП 64.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП II-25-80). Для большей наглядности, мы разберем расчет однопролетной балки на прогиб и прочность в примере, кратко описывая основные этапы вычисления и формулы.

Максимальный изгибающий момент

Изгибающий момент – момент внешних сил относительно нейтральной оси сечения балки или другого твёрдого тела, иначе простыми словами, это произведение силы на плечо.

Максимальный изгибающий момент, соответственно, принимает наибольшее значение, которое может выдержать данное тело без нарушения целостности.

Если на балку будет действовать равномерно распределенная нагрузка (в калькуляторе реализован именно этот случай), то значение максимального изгибающего момента будет равно:

Изгибающий момент (формула): Mmax = q × l2 / 8

• q – величина нагрузки на перекрытие;
• l – величина пролета перекрытия.

Требуемый момент сопротивления

Момент сопротивления – это способность материала оказывать сопротивления к изгибу, растяжению или сжатию. Для того чтобы определить это значение для деревянной балки, нужно воспользоваться готовой формулой:

Требуемый момент сопротивления (формула): Wтреб  = Мmax / R

• Мmax – величина максимального изгибающего момента;
• R – величина расчетного сопротивления древесины.

Отдельно нужно рассказать о величине R. Она имеет целый ряд поправочных коэффициентов, которые нужно учитывать при расчете балки, если вы хотите получить максимально точный результат. Полная формула выглядит так:

Расчетное сопротивление древесины (формула): R = Rи × mп × mд × mт × ma × γсc × …

• Rи – расчетное сопротивление древесины изгибу, подбираемое в зависимости от расчетных значений для сосны, ели и лиственницы при влажности 12% согласно СП 64.13330.2011;
• mп – коэффициент перехода для других пород древесины;
• mд – поправочный коэффициент принимаемый в случае, когда постоянные и временный длительные нагрузки превышают 80% суммарного напряжения от всех нагрузок;
• mт – температурный коэффициент;
• ma – коэффициент принимаемый в случае, когда дерево подвергается пропитке антипиренами;
• γсc – коэффициент срока службы древесины.
• … –  существуют другие менее важные коэффициенты, однако при расчетах они практически не используются, так как величина поправки слишком незначительна.

Получается, что по сути, величина R это произведение расчетного сопротивления древесины изгибу и различных поправок. В большинстве случаев для получения ориентировочного результата, эти поправки не учитываются, а значение R принимается равным Rи.

Момент сопротивления балки перекрытия

В зависимости от формы сечения балки (квадрат, прямоугольник, круг, овал…) формулы нахождения фактического момента сопротивления будут отличаться. В наших калькуляторах применяются только два типа профиля: прямоугольный и тесаное бревно. Мы продолжим разбирать алгоритм на примере прямоугольного сечения:

Момент сопротивления балки (формула): W = b × h2 /6

• b – ширина балки;
• h – высота балки.

Расчет балки на прогиб (изгиб)

Методика определения прогиба балки значительно проще. При распределенной нагрузке, применяется формула:

Прогиб балки (формула):  f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × I)

• q – величина нагрузки на перекрытие;
• l – величина пролета перекрытия;
• E – модуль упругости;
• I – момент инерции.

Первые два параметра нам известны, модуль упругости для древесины обычно принимается равным 100 000 кгс/м², хотя это и не всегда так, а момент инерции, в зависимости от формы сечения, рассчитывается по разным формулам. Для прямоугольника:

Момент инерции (формула): I = b × h3 /12

• b – ширина балки;
• h – высота балки.

Собирая все в кучу, мы получим итоговую формулу расчета прогиба балки:

Прогиб балки (итоговая формула): f = (5 × q × l4 ) / (384 × E × (b × h3 / 12))

После того, как вы получите искомое значение, нужно сравнить его с величиной допустимого (предельного) прогиба балки в долях от пролета. Этот параметр устанавливается СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»:

 Например, для межэтажных перекрытий при длине пролета равной 400 см мы получим условие – 400/250, т.е. предельно возможный изгиб в данной ситуации 1,6 см.

Если ваше значение f превышает его, необходимо изменять сечение балки в большую сторону, до тех пор, пока оно не станет меньше величины предельного прогиба.

Конечные параметры балки

После того, как вы подберете сечение при расчете на прочность и прогиб/изгиб, можно будет определить минимально допустимые параметры балки.

Предположим, что при расчете на прочность вы получили сечение – 165х150 мм, а при расчете на прогиб – 239х150 мм. Очевидно, что в подобной ситуации следует выбирать наибольшую величину, то есть значение на прогиб, поскольку если вы сделаете ровно наоборот, перекрытие выдержит нагрузку, но очень сильно деформируется и ни о каком ровном потолке не может быть и речи.

В результате расчета несущей способности деревянной балки, мы используем сечение равное 239х150 мм, но тут сталкиваемся с очередной проблемой – балок такого размера серийно никто не производит. В этом случае нужно производить округление обязательно в большую сторону, обычно кратно 50 мм, т.е. нам подойдет балка 250х150 мм. В некоторых ситуациях, можно обратиться к ГОСТ 24454-06, в нем указаны все типовые размеры материалов.

Рекомендации для различных кровельных материалов

Современные кровельные материалы достаточно легкие, за исключением керамической или цементно-песчаной черепицы. Нагрузку они создают небольшую, поэтому их вес не влияет напрямую на выбор шага между стропилами.

Гораздо важнее угол наклона ската крыши, а также конструкция обрешетки, которые рекомендуются для этих покрытий. Вопрос, какое расстояние между стропилами больше всего соответствует выбранному материалу, нужно решать в комплексе, рассматривая все значимые факторы.

Профнастил

Легкий кровельный материал средней жесткости. Масса 1 кв.метра от 4 до 7 кг. Изготовитель рекомендует применять это покрытие для крыш с углом наклона не менее 7°. Укладывается по сплошной или разреженной обрешетке в зависимости уклона, от марки профнастила, определяющей прочность и жесткость листа.

Шаг между стропилами задается в пределах 0,6-1,2 м. Сечение рассчитывается по нагрузкам или подбирается из таблицы для упрощенного расчета исходя из длины стропил. Как правило, это брус толщиной 40-100 мм и высотой 150-200 мм. Расстояние должно быть одинаковым между всеми стропилами. В конструктивных элементах, не попадающих в плоскость ската — эркерах, вальмах — оно может быть другим.

Асбоцементный шифер

Это достаточно тяжелый материал. Его вес — 10-18 кг/м². Угол наклона не должен быть менее 15°, поскольку на пологих шиферных кровлях возможны протечки из-за того, что в конструкции листа отсутствует замок. Герметичность покрытия обеспечивается только нахлестами.

Благодаря жесткости шифера обрешетка крепится с разрежением. В зависимости от угла наклона и марки материала шаг между отдельными досками может достигать 760 мм.

Стропила укладываются с одинаковыми промежутками, равными 0,8-1,5 м. При монтаже утепленной кровли допускается уменьшать шаг до стандартной ширины утеплителя. Для минеральной ваты он составляет 60 см.

Керамическая черепица

Такое покрытие одно из самых тяжелых, поэтому его весом нельзя пренебречь. Масса 1 кв.м около 50 кг. Чтобы выдержать нагрузку от кровли, требуется устройство мощной стропильной системы.

Обрешетка под черепицу укладывается с шагом, равным длине одного штучного элемента (30-35 см). Она тоже создает довольно высокую нагрузку, но сравнимую с весом обрешетки под металлочерепицу.

При прочих равных условиях — снеговой нагрузке, весе утеплителя, отделки и пиломатериалов, — черепичная крыша тяжелее металлической на 17-20%. Чтобы стропила выдержали этот вес, они часто изготавливаются сдвоенными. Конструкция представляет собой 2 доски, соединенные друг с другом через вкладыши-бобышки. При этом сопротивление поперечного сечения увеличивается так же, как если бы брус был цельный, а затраты на пиломатериалы и вес самих стропильных ног снижаются.

Принципы расчета обрешетки под профнастил

Как и большинство кровельных покрытий, профилированный лист крепится к обрешетке. Шаг обрешетки под профнастил оговорен в строительных нормах. В СНиПе указаны требования к данному параметру, исходя из угла наклона ската крыши :

• при минимальном уклоне кровли для монтажа профнастила необходима сплошная обрешетка, либо обрешетка с шагом, не превышающим 400 мм (выбор зависит от толщины металла и марки используемого материала);
• при среднем уклоне деревянное основание может монтироваться с шагом 300 – 650 мм;
• если кровля имеет большой угол уклона, шаг может составлять до 1000 мм;
• отдельные марки профнастила, обладающие высокой жесткостью, могут монтироваться с шагом обрешетки до 3000 или 4000 мм, если угол наклона ската составляет более 8 градусов.

При проектировании кровельной системы следует заранее определиться с материалом финишного покрытия. Производители профнастила в сопроводительной документации указывают требования к укладке конкретного материала. Рекомендуется выполнять расчет обрешетки под профнастил, в соответствии с параметрами, указанными производителем (они не выходят за пределы требований СНиП).

В частном строительстве нередко выбирают профнастил с профилем высотой 35 мм из стального листа толщиной 0,6-0,7 мм. Такой материал может монтироваться на обрешетину с шагом до 1,5 метров, при этом кровля рассчитана на нагрузку до 600 кг на квадратный метр.

По такой крыше можно безбоязненно перемещаться при очистке или ремонте, но следует отметить, что данная конструкции повышенной прочности несколько дороже, чем кровля из профнастила меньшей жесткости.

Если предполагается использовать профнастил с высотой профиля 21 мм и менее, шаг обрешетки под профнастил должен быть минимальным, либо монтируется сплошная обрешетина. Данный кровельный материал не рассчитан на высокие нагрузки, для него требуется прочная основа, чтобы избежать деформации листов.

Профилированный лист с высотой профиля от 44 мм в частном строительстве практически не используется, так как этот материал предназначен для обустройства кровли промышленных сооружений .

Подготовка материала для обрешетки

Чтобы рассчитать количество требуемого пиломатериала, необходимо знать длину и ширину ската, а также выполнить расчет шага. Кроме того, следует учесть, что у конька и карниза следует монтировать по две доски, чтобы обеспечить необходимую прочность кровельного настила.

Усиления требуют и места примыкания к печным трубам, слуховым окнам, вентиляционным коробам и т.д. К результату вычислений следует добавить еще 10%. так как в процессе монтажа пиломатериал придется подрезать до необходимых размеров и часть уйдет в отходы.

Сечение бруска должно составлять не менее 50×50 мм. Также обрешетка может выполняться из обрезной или необрезной доски толщиной 50 мм. Требуется использовать хорошо просушенный пиломатериал. Рекомендуется использовать брусья и доски из ели, сосны, бука, ольхи

Материал может быть не фугованным, но следует обратить внимание на прямолинейность его поверхностей

Доски и брус не должны быть покороблены, при необходимости поверхность элементов следует подправить.

Обрешетка под профнастил эксплуатируется в условиях повышенной влажности, поэтому велик риск повреждения деревянных элементов грибком и микроорганизмами. Чтобы предупредить гниение древесины, пиломатериал требуется обработать антисептиками. Также необходима противопожарная обработка элементов кровли. Сегодня выпускаются специальные составы для огнебиозащиты, которые позволяют проводить оба вида обработки за один раз.

Допускается обрабатывать уже готовую обрешетку, но конструкция кровли будет значительно эффективнее защищена, если она монтируется из элементов, заранее качественно пропитанных огнебиозащитным составом.

Определение нагрузок на крышу в целом и стропила в отдельности

Итак, мы определили, что, помимо других конструктивных факторов, на стропильную систему крыши одновременно действует целая совокупность нагрузок: вес обрешетки, шапка из снега, давление ветра. После того, как вы сложите все нагрузки вместе, обязательно умножьте их на коэффициент 1,1. Необходимо делать расчет на разрушение, т.е. на полную нагрузку, которая действует на крыше, плюс небольшой запас. Так вы сможете заложить дополнительную 10% прочность на случай непредвиденных обстоятельств.

Теперь остается только разделить общую нагрузку на планируемое количество стропил и выяснить, справится ли каждое из них со своей задачей. Если кажется, что конструкция будет хилой – смело добавьте 1-2 стропила в общее количество, и вы будете спокойны за свой дом.

Стандартная конструкция крыши – это стропила, решетчатые прогоны, и каждый из этих элементов срабатывает только на ту нагрузку, которая давит именно на него, а не на всю крышу в целом. Т.е. на каждое отдельно взятое стропило действует своя нагрузка: общая, но поделенная на количество стропильных ног. Поэтому изменением шага стропил вы изменяете площадь и силу нагрузки – уменьшая ее или увеличивая. Если же менять шаг стропил вам неудобно, поработайте с параметрами сечения стропильных ног, и общая несущая способность крыши увеличится в разы:

При этом расчете старайтесь добиться, чтобы самое длинное стропило было у вас в проекте не более шести с половиной метров, в противном случае – наращивайте их по длине. Для чего это нужно? На крышах с уклоном скатов до 30 градусов стропила — так называемые «сгибаемые элементы». Т.е. они работают именно на изгиб, и к ним есть определенные требования. А возможность прогиба стропил рассчитывают по специальной формуле. Если результат превышает норму, тогда стропила увеличивают по высоте и делают новый расчет.

А вот на крыше с уклоном скатов более 30 градусов такие стропила будут считаться «сгибаемо-сжатыми» элементами. То есть, стропила не только немного прогибаются под весом крыши, но и сдавливаются от конька к мауэрлату. Кроме того, на растяжение необходимо проверить и ригель, который обычно сдерживает две стропильные ноги.

Как видите, с подобными расчетами справится даже далекий от строительства человек. Главное – все учесть, быть внимательным и готовым потратить немного больше времени на проектирование, чтобы потом вся работа прошла быстро и четко.

Декоративные стропила: 0% нагрузки

Первым делом определитесь с самым главным пунктом: типом крыши и ее назначением. Дело в том, что крыша жилого дома зимой выдерживает большую шапку снега, постоянный ветер на высоте, ее нередко утепляют изнутри, а вот к стропильной системе небольшой беседки, спрятанной под кронами деревьев, предъявляют совсем другие требования.

Например, если вы строите перголу в ее классическом понимании, то совершенно не важно, какое именно будет у нее расстояние между стропилами – это уже чисто эстетический фактор:

В приведенной иллюстрации видно, что даже в такой постройке есть свой шаг стропил. Ведь здесь он обеспечивает и эстетический фактор, и жесткость самой конструкции. Но выбирают шаг произвольным путем.

Сочетание нагрузок

Постоянные и временные нагрузки никогда не действуют одновременно. Нужно найти наиболее вероятное их сочетание. Как правило, используются понижающие коэффициенты от 0,3 до 0,8.

Но в случае расчета стропил такими условностями можно пренебречь и просуммировать постоянную нагрузку с временной. После умножения на грузовую площадь можно приступать к проверке правильности назначенного шага и сечения.

Постоянная

Нагрузка рассчитывается целиком на всю кровлю или на 1 кв.м. К постоянным относятся:

• Вес кровельного покрытия, который можно найти в техническом описании или узнать у производителя. Она указывается в кг/м².
• Вес обрешетки, который для разных кровельных материалов может быть в пределах 15-25 кг/м². Это зависит, сплошной будет настил или разреженный.
• Утеплитель с изоляцией весит приблизительно 10-20 кг/м². Если теплоизоляция не предусматривается, то ее не учитывают.
• Вес самих стропильных ног. Поэтому сразу задаются их параметры, которые определяются из геометрических характеристик кровли и рекомендуемого соотношения поперечного сечения к длине.

Чтобы найти вес всех стропил, плотность древесины умножается на объем одной балки, а затем на их количество. Предварительно нужно знать площадь сечения одного стропила и его длину, а также породу конкретного дерева.

Просуммировав все постоянные нагрузки, необходимо скорректировать полученное значение с повышающим коэффициентом надежности 1,1. Затем эту величину нужно поделить на общую площадь кровли и умножить на грузовую площадь. Это и есть постоянная нагрузка на 1 стропило.

Ветровая

Воздействие ветра на кровлю зависит от факторов:

• формы и высоты здания;
• угла наклона скатов;
• региона;
• характера окружающей застройки.

Ветровая нагрузка согласно СП классифицируется на основную, пиковую, резонансную и аэродинамическую. При проектировании частных домов можно упростить достаточно сложные расчеты применением коэффициента k, учитывающего изменение давления ветра по высоте и аэродинамического коэффициента с, который принимается по максимуму как 0,8.

Для определения нормативной нагрузки необходимо узнать свой ветровой регион, который может быть от I до VII.

Нормативная нагрузка в зависимости от типа местности и высоты сооружения корректируется коэффициентом k, а также аэродинамическим коэффициентом с.

Коэффициент k может быть как понижающим, так и повышающим. В открытом поле при высоте дома более 10 м он максимальный и составляет 1,25, а в плотной городской застройке для зданий до 10 м он минимальный — всего 0,4.

Аэродинамический коэффициент с определяется в зависимости от угла наклона ската и направления средней скорости ветра. По таблицам приложения СП находится значение для каждого участка кровли как с наветренной, так и подветренной стороны. Далее в расчет включается его максимальное значение коэффициента.

Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки

После умножения нормативного давления ветра на все коэффициенты используется повышающий коэффициент надежности 1,4. Он увеличивает расчетную нагрузку для заложения необходимого запаса прочности.

Шаг 1. Ввод исходных данный и определение нагрузок на кровельную систему

Нагрузка на силовой каркас стропильной системы складывается из трех составляющих:

• нагрузка от веса конструктивных элементов стропильной системы;
• нагрузка от веса кровельного покрытия;
• внешние нагрузки — снеговая и ветровая.

Ветровую нагрузку будем рассматривать в разделе, посвященном узлам крепления, а в этом разделе подробно рассмотрим снеговую нагрузку.
Снеговая нагрузка измеряется в кг/кв.м проекции кровельного покрытия, на кровлю попадает только тот снег, который не долетел до земля. Информацию о характерном для различных регионов России весе снегового покрова, исходя из которого следует проводить расчет можно найти в нормативно-справочной литературе.

Шаг 2. Выбор силовой схемы кровли

Силовая схема — это конструктивное решение, которое будет применяться при строительстве кровли.
Силовая схема включает: стропила, мауэрлат, коньковую балку (при наличии), консольную балку (при наличии), ригели (пр наличии), кобылки (при налиичии), затяжки (при наличии), а также, в некоторых случаях, стены и опорные стойки.
Наличие элементов, способ их крепления, соотношения длин и высот определяет возможность кровельной системы воспринимать и передавать на несущие стены дома нагрузки от собственного веса конструкции, веса кровельного материала и веса снега. При этом элементы кровельной системы не должны воспринимать нагрузки, превышающе расчетных, как по прогибу, так и по прочности.

Снеговая нагрузка

Для определения снеговой нагрузки нужно найти нормативный вес снежного покрова по СП 20.13330.2016 для своего региона. Как почистить крышу от снега мы писали тут.

Он указан для горизонтальной поверхности земли. Для перехода на наклонную проекцию нужно учитывать коэффициент µ, который определяется в зависимости от угла ската:

• если наклон меньше или равен 30°, то µ=1;
• при значениях угла от 30 до 60° µ находится в пределах от 0 до 1 (определяется интерполяцией);
• для крутого уклона более 60° µ=0, т.е. снеговая нагрузка не учитывается совсем.

Далее снеговая нагрузка корректируется с учетом коэффициента надежности, который составляет не менее 1,4. Повышение на 40% позволяет сделать запас по прочности на случай экстремального накопления снега.

Как выбрать качественный пиломатериал для крыши?

Первым делом подробно разберемся с тем, какие доски подходят для изготовления стропил, а какие использовать нельзя. Выбор досок для стропил будет зависеть от того, какую цель вы поставили при покупке пиломатериалов:

• Если вам нужен бюджетный вариант, например для стропильной системы гаража или мастерской, тогда вам необходимо забраковать только доски, где явно заметна волна.
• Если же вам необходимы качественные доски для строительства дома, тогда следует брать хороший лес, который нарезался ленточной пилой – такие доски ровнее.

Бревна или брус: вековые традиции против современной технологии

Долгие века на Руси для стропильной системы задействовали бревна и полубревна. Их долго заготавливали, придавая нужные параметры, и довольно сложно было рассчитать итоговый вес на стены дома. А поэтому строить новый дом дело было привычным после того, как покосился старый (или сгорел, т.к. древесина слишком высохла). К слову, некоторые традиции такого зодчества сохранились до сих пор, но уже в виде специальных услуг строительных фирм.

Сегодня же в качестве стропильных досок для стропил используется прямоугольный брус, который чаще всего делают из хвойных и лиственных пород древесины. Стандартное сечение такого бруса – 50 мм на 150 мм, для более сложных участках – 50 на 200 мм или больше.

И, в отличие от сруба, которого всегда оберегала от гнили и заражения внешняя оболочка – заболонь – у нарезанного бруса никакой подобной защиты нет, а потому любые дефекты делают его непригодным для строительства крыши. Вот почему, если вы используете такую древесину без специальной пропитки и подготовки, со временем вся конструкция разрушится. А поэтому к брусу для стропил есть целый ряд требований.

Вопросы влажности: можно ли сушить стропила прямо на крыше

Главное требование к сырью стропильной системы состоит в том, что доски для стропил должны быть высушены до степени влажности 15-20%, обработанны фунгицидными и противопожарными средствами. Что касается именно влажности досок, здесь есть свои моменты:

• Если стропильные элементы будут спрятаны под обшивкой, как это обычно бывает, тогда влажность древесины должна быть не более 15%.
• Если элементы будут находиться на открытом воздухе, как, например, участок крыши над балконом или террасы, или речь идет о стропилах навеса, тогда влажность должна быть не более 20%.

Учитывайте, что древесина с влажностью более 30% уже в полтора раза менее прочна, чем древесина с важностью 15-20%. Чем это грозит? Такую стропильную систему может «повести». Вы будете сильно удивлены насколько!

Например, та же лиственница 100х100 см буквально за один сезон может повернуть на 90 градусов, и при этом она покроется сильными трещинами. Поэтому, выбирая доски для стропил естественной влажности, берите всегда с запасом, чем если бы вы забрали сухие. Все равно в строительстве стропильной системы всегда должны быть лишних 10% материала для мелких непродуманных работ.

Причем определить проблему неправильно высушенной древесины вы сможете даже на глаз:

Вот почему в заводских условиях доскам для стропильной системы уделяется столько времени. Там даже существует специальная сушильная камера, внутри которой – высокая температура. И в этом способе подготовки досок есть свое ценное преимущество: при такой температуре погибают личинки насекомых и споры плесени.

Совет: если вам вас угораздило приобрести древесину с превышающей норму влажностью, вы можете высушить ее в естественных условиях. Для этого вам понадобится продержать ее хотя бы год в сухом и прохладном месте.

Тревожные признаки: как приобрести здоровую древесину

А чтобы вам было легче понять, какие должны быть стропила в плане качества, специально для вас мы подготовили подробные иллюстрации. Они помогут вам определить «симптом» нездоровой древесины и избежать такой покупки:

Визуально все эти дефекты выглядят вот так:

Сейчас ваша главная задача – это приобрести качественный пиломатериал для будущих стропил. А это уже зависит не только от размеров и породы дерева, но еще и от тонкостей технологического процесса обработки такой древесины, и даже условий произрастания дерева.

Нередко бывает, что у древесины – много различных пороков развития, которые неопытному глазу не особо заметны, зато усложняют потом обработку таких досок и значительно – прочность готовых стропил. А настоящие профессионалы видят эти пороки еще до рубки дерева! И тогда такое растение уже не трогают, или же определяют, насколько качественным получится сырье, насколько высоко нужно перепилить.

К сожалению, во время рубки лесов не всегда присутствуют такие специалисты, а потому среди продающегося пиломатериала можно встретить что угодно. А ведь та же стволовая гниль может находиться в таком месторасположении, что сама древесина тоже будет выглядеть вполне здоровой. Почему мы и хотим научить вас некоторым важным аспектам.

К примеру, будьте внимательные, если вы заказываете нарезку досок из бревен и замечаете:

1. Кривизну ствола. Такое случается, если дерево потеряло свою верхушку или вынуждено было заменить ее боковой ветвью, либо менялась освещение или рядом был холм. Доски из такого бревна получатся с совершенно непрогнозируемыми параметрами на изгиб, и их даже может деформировать прямо на крыше.
2. Форму эллипса у бревна. Лучше откажитесь от такого материала, скорее всего дело в клине.
3. Наросты в стволе дерева. Обычно причина кроется в бактериях и радиационных реагентах, иногда – в механических повреждениях. Такой материал особенно сложно поддавать обработке ввиду крайне низкой упругости, что не совсем нехорошо для стропильной системы.
4. Карманы, закрытые или открытые, с аномальными утолщениями и наплывами. Это – рак дерева. Если речь идет о хвойной породе, тогда ожидайте повышенное смолистости, но в любом случае круглая форма бревна будет нарушена.

Не подходит для стропил также доска из сердцевины дерева, т.е. центральной части его ствола – у нее рыхлая древесина, особенно подверженная гнили и растрескиванию.  А самые плохие сучки – это табачные, т.к. древесина в этих местах просто стирается в порошок. Если приобрести дефектные и зараженные доски для стропил, о надежности самой стропильной системы нет смысла даже говорить.

Вопросы сорта: можно ли делать элементы стропильной системы разного качества?

И, наконец, поговорим о сорте. Сорт древесины определяет величина и количество пороков, их расположение, а также наклон волокон. Для тех элементов, которые берут на себя всю нагрузку в стропильной системе, вам нужна древесина достаточно прочная, в которой не будут происходить трещины.

А вот для изогнутых и сжатых деревянных конструкций можно применять древесину как раз второго сорта, ведь такой материал все еще работает хорошо на изгиб и сжатие. Но для растянутых элементов конструкции необходима только древесина 1 сорта. Помните, что все сучки снижают несущую способность стропила, а чем их больше – тем ниже сорт.

Например, в наиболее прочной древесине 1-го сорта допускаются сучки общим диаметром не длиннее 20 см, не более 1/4 ширины доски и наклон волокон не более 7%. В древесине средней прочности 2-го сорта допускается относительно большая общая ширина сучков – до 1/3 ширины доски и наклон волокон не более 10% к оси. В наименее прочной древесине 3-го сорта допускаются сучки еще большей ширины на длине 20 см: до 1/2 ширины и наклон волокон не более 12%:

Если обобщить все, то изготовления:

• балок перекрытия нужна древесина первого сорта;
• для стропильных ног подходит как первый, так и третий сорт;
• для подкосов, на которые обычно не возлагаются большие нагрузки, подходит древесина третьего сорта.

Как вы видите, если подойти к вопросу выбора досок для стропил грамотно, можно еще и немало сэкономить бюджет, не потеряв при этом в качестве.

Какой породе древесины отдать предпочтение?

Теперь, надеемся, в предыдущем пункте все понятно. А вот что насчет породы древесины?

Многие домашние мастера на этом этапе задумываются о таком моменте: какие стропила лучше в плане практичности и сметы? Стоит ли отдать предпочтение более прочным лиственным породам, или более гибким и влагостойким сосновым? На самом деле выбор достаточно широкий, и у каждого варианта – свои преимущества. Давайте коротко пройдемся по каждому из них.

Лиственные породы: прочность и надежность

Если в вашей местности дожди – не редкость, и вы переживаете, что ваша кровля не будет идеально защищена от проникновения влаги, тогда выберете в качестве древесины для стропильных досок именно лиственницу. Из всех перечисленных она обладает наименьшей гидрофобностью и отлично противостоит противодействию влаги, если была до этого подвержена правильной сушке:

Благодаря особым свойствам из древесины лиственницы изготавливают также открытые небу стропила, например, для перголы и подобным ей постройкам:

Вот так выглядит изготовление стропил из древесины осины, которая отлично режется, глубоко пропитывается огне- и биозащитой и обладает однородной структурой:

Лиственная древесина березы отличается высокой прочностью и лучше других пород переносит ударные нагрузки. Единственный ее недостаток – совсем слабое противостояние гниению, а потому такие стропила (которые лучше использовать для небольших построек) заранее необходимо качественно обработать и защитить от влаги. Да и использовать такую породу для строительства лучше только в том случае, если доски вам достались даром, и их не жалко:

Древесина бука – самая капризная порода для изготовления стропильных элементов. Она гигроскопична, подвержена гниению и способна даже набухать при отсутствии специальной защиты. Но, с другой стороны, это одна из самых красивых пород, которую даже дополнительно тонируют в розовый цвет в заводских условиях.

И с буком приятно работать в домашних условиях: легко режется и полируется, и при этом практически не образует трещин. Главное – приобрести качественную и сухую древесину бука, тщательным образом подготовленную для строительства крыши:

Хвойные породы: дешевизна и долговечность

Если говорить о выборе хвойной древесины, то отметим, что ели и сосны считаются малопригодными для столярных изделий, ведь качество их строганной поверхности радует не всегда, и есть обилие мелких сучков. Хотя при этом всем такая древесина имеет приятный цвет и хорошо поддается обработке, если сам сучок не выскальзывает, поэтому конкретно для обустройства стропильной системы она подходит.

Но знайте, что стропила можно изготавливать из сосны и ели, если только они – с комлевой части бревна.  Для стропил также подойдет хвойная древесина красноватого оттенка – у нее однородная структура, замечательная прочность и легкость.

Если сравнивать ель и сосну в качестве материала для стропильной системы, то отметим такие интересные моменты:

• Стропила из сосны более хрупкие, а вот у ели – более гибкие.
• Работа с еловыми стропилами достаточно легка, как часто говорят опытные плотники, «сплошное удовольствие». Интересные факты не правда ли? Вот почему в Сибири издавна изготавливали для себя деревянные изделия из ели, а вот на продажу – из сосны.
• Разницу в качестве легко заметить, когда дерево падает при перевозке: у сосны верхушка разлетается вдребезги, а у елки – нет.
• В отличие от ели, сосна больше поддается гниению.
• Сосна способна «играть» местами, тогда когда ель не страдает такими недостатками.
• Ель хорошо переносит сушку и небольшое количество циклов «тепло-холод» потому, что она светлая, не синеет.

И, наконец, сосновые стропила  тяжелее из-за большего содержания смолы. Поэтому сосна больше подходит для строительства крыши малых архитектурных форм:

Ель в качестве древесины также подходит почти идеальна благодаря таким своим свойствам, как способность резонировать, однородность структуры, прочность на изгиб и нагрузки:

Клееные и двутавровые стропила: максимальная выносливость

Также в качестве стропильных досок вы можете использовать клееный брус. Он отличается еще большей прочностью, обладает высокой влагостойкостью и не деформируется. Обычно такой брус изготавливается из древесины третьего сорта, но прочность у него – как у первого.

Неспроста клеенный брус сегодня так популярен и используется для строительства каркасных домов, ведь он отлично противостоит нагрузкам, и его никогда не выкручивает. Знаете, в чем секрет? Между соединенными участками досок находится клей, а он создает особо прочные маленькие нити, которые сами по себе надежнее, чем волокна древесины.

И такое свойство – только плюс для стропильной системы крыши в суровых условиях. Именно из клееной древесины получается изготавливать стропила абсолютно любого размера и длины. Существуют даже балки для крыши с высотой до 60 см!

Обычно для изготовления клеенного бруса для стропил берут хвойные или лиственные ламели толщиной 18-45 мм и соединяют их на резорциновый клей или меламиновую смолу. Это заметно по тому, светлые швы у балки или темные. Далее стропила из клееной древесины обязательно обтесывают, иногда фрезеруют и обрабатывают пропиткой, дополнительно также вскрывают морилкой или лаком. При этом вес у них будет сравнительно небольшой.

Кроме того, доски для стропил из клееного бруса могут быть до десятка метров длиной! Благодаря этому вы сможете проектировать стропильную систему без дополнительных опорных стоек.

И, наконец, еще один вариант хороший досок для стропил – это двутавровые балки, которые состоят из двух брусков, соединенных пластиной, и в разрезе напоминают две буквы «Т» или одну «Н». Обычно сами бруски сделаны из клееной древесины, а стойка – из фанеры или ДСП плиты, а иногда двутавровые стропила полностью состоят из клееной древесины. В итоге такие стропила получается намного легче по весу, чем из массива древесины, и с ними проще работать (например, поднимать на высоту).

Вот интересный репортаж об этих новых технологиях:

Чем укрепить стропильную систему

Первым и наиболее важным элементом крепления стропильной системы является затяжка стропил. Ее применяют в случаях, когда при строительстве применяются висячие стропила. В качестве элементов для затяжки применяют брус или бревна, которые крепят к основаниям ног. Такая технология снижает силы, которые распирают ноги в горизонтальной плоскости.

На некоторой высоте от основания ног следует сделать вторую затяжку. Она делается более массивной, поскольку призвана предотвращать изгиб ног у основания. Это существенно повышает прочность и долговечность кровли. Еще одним способом укрепить стропильную систему является монтаж кобылки. Фактически это доски, которые прибиваются к ногам (у основания) стропил для его продолжения. Сечение досок должно быть в 2 раза меньше, чем сечение бруса ног, однако на каждую ногу следует набить 2 доски. Длина одной кобылки должна быть около 1,1 метра. При этом 50% от длины крепится к ноге, а оставшаяся половина свешивается с нее.

Чтобы укрепить конструкцию крыши, мастера-кровельщики рекомендуют воспользоваться специальными уголками. Они позволяют тщательно зафиксировать все элементы конструкции, повышая при этом надежность крепления. Этим обеспечивается высокая несущая способность стропил. В качестве элементов крепления следует использовать длинные саморезы.

Необходимые пояснения к расчетам

• Высота и ширина определяют площадь сечения и механическую прочность балки.
• Материал древесины: сосна, ель или лиственница – характеризует прочность балок, их стойкость к прогибам и излому, другие особые эксплуатационные свойства. Обычно отдают предпочтение сосновым балкам. Изделия из лиственницы применяют для помещений с влажной средой (бань, саун и т.п.), а балки из ели используют при строительстве недорогих дачных домов.
• Сорт древесины влияет на качество балок (по мере увеличения сорта качество ухудшается).
  • 1 сорт. На каждом однометровом участке бруса с любой стороны могут быть здоровые сучки размером 1/4 ширины (пластевые и ребровые), размером 1/3 ширины (кромочные). Могут быть и загнившие сучки, но их количество не должно превышать половины здоровых. Также нужно учитывать, что суммарные размеры всех сучков на участке в 0,2 м должны быть меньше предельного размера по ширине. Последнее касается всех сортов, когда речь идет о несущей балочной конструкции. Возможно наличие пластевых трещин размером 1/4 ширины (1/6, если они выходят на торец). Длина сквозных трещин ограничивается 150 мм, брус первого сорта может иметь торцевые трещины размером до 1/4 ширины. Из пороков древесины допускаются: наклон волокон, крень (не более 1/5 площади стороны бруса), не более 2 кармашков, односторонняя прорость (не более 1/30 по длине или 1/10 — по толщине или ширине). Брус 1 сорта может быть поражен грибком, но не более 10% площади пиломатериала, гниль не допускается. Может быть неглубокая червоточина на обзольных частях. Обобщая вышесказанное: внешний вид такого бруса не должен вызывать какие-либо подозрения.
  • 2 сорт. Такой брус может иметь здоровые сучки размером 1/3 ширины(пластевые и ребровые), размером 1/2 ширины (кромочные). По загнившим сучкам требования, как и для 1 сорта. Материал может иметь глубокие трещины длиной 1/3 длины бруса. Максимальная длина сквозных трещин не должна превышать 200 мм, могут быть трещины на торцах размером до 1/3 от ширины. Допускается: наклон волокон, крень, 4 кармашка на 1 м., прорость (не более 1/10 по длине или 1/5 – по толщине или ширине), рак (протяжением до 1/5 от длины, но не больше 1 м). Древесина может быть поражена грибком, но не более 20% площади материала. Гниль не допускается, но может быть до двух червоточин на 1 м. участке. Обобщим: сорт 2 имеет пограничные свойства между 1 и 3, в целом оставляет положительные впечатления при визуальном осмотре.
  • 3 сорт. Тут допуски по порокам больше: брус может иметь сучки размером 1/2 ширины. Пластевые трещины могут достигать 1/2 длины пиломатериала, допускаются торцевые трещины размером 1/2 от ширины. Для 3 сорта допускается наклон волокон, крень, кармашки, сердцевина и двойная сердцевинаы, прорость (не более 1/10 по длине или 1/4 — по толщине или ширине), 1/3 длины может быть поражена раком, грибком, но гнили не допускаются. Максимальное количество червоточин — 3 шт. на метр. Обобщая: 3 сорт даже невооруженным глазом выделяется не самым лучшим качеством. Но это не делает его непригодным для изготовления перекрытий по балкам.Подробнее про сорта читайте ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия;
• Пролет – расстояние между стенами, поперек которых укладываются балки. Чем он больше, тем выше требования к несущей конструкции;
• Шаг балок определяет частоту их укладки и во многом влияет на жесткость перекрытия;
• Коэффициент надежности вводится для обеспечения гарантированного запаса прочности перекрытия. Чем он больше, тем выше запас прочности

Параметры для ондулина и других материалов

Для каждого кровельного материала есть собственное оптимальное значения шага стропил. Придерживаться его не обязательно, так как лучше принимать решение по совокупности факторов.

Однако есть рекомендации по межстропильному расстоянию:

• для профнастила — от 60 до 90 см;
• для металлочерепицы — от 60 до 95 см;
• для керамической черепицы — от 80 до 120 см;
• для ондулина — от 60 до 90 см.

Почти во всех случаях рекомендуемое расстояние — меньше 1 м. Даже в случае с легкими кровельными материалами упор делается на надежность всей конструкции.

Узлы крепления стропил в картинках.

Теперь вы знаете, что такое стропила, как рассчитывать сечение стропил, как подобрать доски для стропил и многое другое. Если у вас возникли вопросы по стропилам или по любым другим вопросам о строительстве каркасного дома, вы можете заказать индивидуальную консультацию по строительству каркасного дома.
Я также не стал в этой статье упоминать о стропильных системах и их видах. Это тема для отдельного подробного разбора.

Полезные советы

• Верное крепление стропил не менее важно, чем правильный расчет конструкции. Перед самостоятельным монтажом крыши стоит взять урок у опытного плотника и почитать обучающую литературу.
• При выборе шага стропил не забывайте о теплоизоляции. Все виды утеплителя способны немного сжиматься, поэтому покупать их можно по приблизительному размеру. Наиболее часто выпускаемые размеры – 60, 80, 100, 120 см.
• Для крыш с уклоном от 45 градусов и более можно не учитывать вес человека на крыше. Это снимает 175 килограмм расчетной нагрузки на квадратный метр и позволяет ставить стропила в среднем на 20% реже.
• Снежную и ветровую нагрузку в регионах России можно узнать по нормативным документам – картам в приложении Ж к СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия”
• В сети существует множество онлайн-калькуляторов для крыши, способных если не рассчитать верно все нюансы, то хотя бы посоветовать подбор верного сечения для стропила.

Рекомендации

Сделать все расчеты перед началом работ по возведению крыши достаточно просто. Единственное, что требуется – это скрупулезность и внимательность, не следует также забывать о проверке данных, после завершения процесса.

Одним из параметров, без которого в процессе расчетов не обойтись будет общая площадь крыши. Следует изначально понимать что этот показатель представляет, для лучшего понимания всего процесса вычисления.

Имеются некоторые общие положения, которых рекомендуется придерживаться в процессе расчета:

1. Первым делом определяется длина каждого из скатов. Эту величина равна промежуточному расстоянию между точками в самой верхней части (на коньке) и самой нижней (карниз).
2. Вычисляя такой параметр необходимо учитывать все дополнительные кровельные элементы, например, парапет, свес и любого рода сооружения, которые добавляют объем.
3. На этом этапе также должен быть определен материал, из которого будет конструироваться кровля.
4. Не нужно учитывать при вычислениях площади элементы вентиляции и дымохода.

ВНИМАНИЕ!Приведенные выше моменты применимы в случае с обычной крышей, имеющей два ската, но если план дома предполагает наличие мансарды или иную разновидность формы крыши, то расчеты рекомендуется проводить только с помощью специалиста.

Лучше всего вам поможет в расчетах калькулятор стропильной системы двухскатной крыши.

В качестве заключения

Одним из важнейших этапов сооружения крыши является расчет стропильной системы. Разумеется, это дело лучше доверить профессионалам, но предварительные замеры можно произвести и своими силами – это поможет вам разобраться в готовом чертеже.