На каком расстоянии делают стропила. Расстояние между стропилами: правильный расчет

Как известно, крыша любого строения – это его верхняя часть, которая может соединять в себе защитную и декоративную функции. Защищает крыша в основном от попадания сверху внутрь здания атмосферных осадков, одновременно своим видом, материалом и цветом кровли может подчеркивать архитектурную особенность здания.

Деревянные брусья, из которых состоит жесткий каркас крыши называются стропила, непосредственно на них уже монтируется выбранный кровельный материал.

Как строения несут в себе разные функциональные наполнения (к примеру, жилые дома или производственно-технологические постройки), так и крыши различных зданий отличаются друг от друга. Их форма может напрямую зависеть от климатических условий: от ветровой нагрузки или количества выпадающего снега. Кровлю от последнего сложно очищать, если ее наклон 30 0 и менее, а большая «парусность» высокой крыши может быть серьезной проблемой при порывах ветра более 18 м/сек.

Среди огромного многообразия крыш большинство обычно состоит из кровли и набора строительных конструкций, которые удерживают эту кровлю.

Одними из основных элементов этих конструкций являются, как правило, деревянные брусья, на которые монтируется кровельное покрытие. Эти брусья называются стропилами или фермами. Они же и являются элементами жесткости, определяющими механическую прочность крыши, а также теми направляющими, которые определяют угол наклона кровельного покрытия.

Располагаться стропила могут либо от одной до другой наружной стены здания, с определенным наклоном, либо от центра (конька) крыши до наружной стены. По первому способу устраиваются односкатные кровли, по второму – двускатные.

Можно предположить, что чем ближе друг к другу будут располагаться эти фермы-стропила, тем надежнее будет основание для кровельного покрытия.

Однако избыточное использование материалов утяжеляет конструкцию и ведет к удорожанию строительства. Поэтому вопрос о том, как ставить стропила, – один из основополагающих при проектировании крыши.

Стропила бывают двух видов: так называемые «висячие», опирающиеся своими концами только на наружные несущие стены, и такие, которые опираются одним из своих концов на внутреннюю несущую стену здания или же внутреннюю колонну. Фермы последнего вида называются «наслонными».

Правильное размещение и крепление этих элементов здания является основой того, что верхняя его часть не деформируется под воздействием возможных нагрузок.

Как правильно ставить стропила

Общие положения

При проектировании кровли строения, определяя количество ферм и расстояние между ними, обязательно принимают во внимание необходимое сечение бруса, используемого для устройства стропил, определяют его материал и оптимальную длину стропилины. Обычно на устройство стропил используют брус из деревьев хвойных пород, сечением от 50х150 мм (считается наиболее применяемым) или более.

Длина ферм напрямую зависит от размера коробки здания, типа крыши, а также от ее высоты. Сечение применяемого бруса и расстояние между стропилами задают прочность несущей конструкции для кровли. Расстояние между осями соседних ферм называется и рассчитывается при проектировании кровли. На практике применяемый шаг может принимать величину от 600 до 2000 мм. Указанный шаг взаимосвязан с длиной ферм: чем они короче, тем на большее расстояние между собой их можно установить.

Существует обобщенная методика расчета указанного расстояния. Она заключается в том, что по таблице определяется предварительный шаг стропил. Измерив затем длину свеса кровли одного ската по нижнему краю, полученное расстояние нужно разделить на шаг, определенный по таблице. Полученный результат и добавленная к нему единица после округления в большую сторону будут соответствовать количеству необходимых стропил для одного ската проектируемой крыши.

Точное расстояние между осями «ног» соседних ферм получится при делении длины одного ската кровли на количество стропилин, рассчитанных для него.

Таким образом можно определить, через какое минимальное расстояние можно устанавливать стропилины, чтобы кровельная несущая конструкция соответствовала бы расчетным требованиям по нагрузке.

Однако приведенный метод не учитывает возможные дополнительные нагрузки на конструкцию, связанные с применением разного рода кровельных покрытий, от шифера до ондулина. Не учитывает необходимости организации свободного пространства между фермами для размещения полотен или плит применяемого утеплителя для кровли.

В случае когда планируется использование утепляющих средств, ширина полотен или панелей которых заведомо известна, можно сразу определить, через какое расстояние следует устанавливать стропила. Рекомендуется в таких случаях шаг приравнивать к ширине утеплителя, за минусом от 1,5 до 2 мм.

Несущая стропильная конструкция для мансардной крыши

Для таких крыш несущие конструкции для кровли обычно выполняются из деревянного бруса. Шаг стропил для ската длиной не более 15 м может быть выбран в пределах от 800 до 1000 мм. Для мансард со скатами длиной более 15 м рекомендуется применять стропила-фермы из металла.

Необходимо заметить, что для всех видов крыш при определении шага стропил следует учитывать наличие существующих вертикальных конструктивных элементов здания, проходящих через чердак и кровлю. К таким элементам относятся печные трубы и воздуховоды. При совпадении расчетной точки установки фермы с местом прохождения существующей трубы или других элементов здания, перенос которых на другую часть чердака невозможен, следует соответственно изменить план размещения стропил.

Если изменение указанного плана по какой-то причине нецелесообразно, рекомендуется стропилину, совпавшую по месту с элементом здания, устроить так, чтобы она прерывалась в месте прохождения трубы. Причем концы этой фермы, обрезанные перед пропускаемой трубой и после нее, должны опираться на соответствующие перемычки, соединяющие соседние стропилины.

Нужно иметь в виду, что узлы такого «перехвата» фермы следует выполнить с необходимой надежностью и качеством, позволяющим соответствовать расчетной надежности несущей конструкции кровельного покрытия.

Следует отметить, что установка стропил – это часть целого комплекса весьма серьезных и очень важных строительных работ по устройству крыши здания. Являясь конструктивным элементом несущей системы кровельного покрытия здания, стропила указываются в плане проекта крыши, который отражает результаты расчетов различных возможных нагрузок.

Такие расчеты должны учитывать всевозможные факторы, оказывающие влияние на проектируемое строение в комплексе:

необходимую и достаточную высоту и наклон крыши;
оптимальный материал для устройства кровельного покрытия;
параметры его размещения на требуемой обрешетке и общий вес кровельного покрытия;
необходимую несущую способность стропильной конструкции в целом и соответствующие параметры стропилин в частности;
способ крепления кровли к стенам здания и состояние стен.

И другие столь же важные данные, без учета которых построенное здание и его крыша могут не выдержать разнообразных нагрузок.

Поэтому, чтобы не иметь в результате неумелых действий огорчительных последствий, лучше доверить вопросы, связанные с проектированием и строительством зданий, специалистам-профессионалам, имеющим необходимые опыт и знания. Хотя бы в той части, которая касается расчетов нагрузки на стропильные конструкции.

Расстояние между стропилами – это основополагающий параметр, от которого зависит прочность и надежность конструкции крыши, срок ее службы, возможность использования тех или иных кровельных материалов.

Прочность и срок службы кровли зависят от многих факторов: качества строительных материалов, климатических условий, надежности обрешетки.

Но несущая конструкция крыши – это фундамент, на котором покоится вся конструкция.

Стропильная система должна быть точно просчитана, грамотно смонтирована и надежно защищена от разрушительного внешнего воздействия.

Общая схема расчета стропильного шага

Стропильная система – это несущая конструкция всей крыши. Она состоит из стропильных ног, вертикальных стоек и наклонных подкосов.

Каждое стропило располагается на определенном расстоянии от следующего – это расстояние называется «стропильный шаг».

Именно от него зависят прочность кровельной конструкции, максимально допустимая нагрузка на квадратный метр и материалы, которые можно использовать для кровельных работ.

По ГОСТам минимальное допустимое значение стропильного шага составляет 60 см, среднее – превышает 1 м.

Для определения приблизительного шага можно воспользоваться следующей формулой: D/(D/m+1), где D – длина крыши от конька до конька, m – приблизительный стропильный шаг.

Все полученные результаты необходимо округлять до ближайшего большего целого. Очевидно, что такая формула служит исключительно для приблизительных расчетов.

Чтобы определить точный размер шага, необходимо принимать во внимание следующие факторы:

собственный вес стропильной системы, т. е. материалов, из которых она изготовлена;
вес материала, которым вы планируете крыть крышу;
вес дополнительных утеплителей, уплотнителей, системы гидро- и пароизоляции;
вес обрешетки;
вес отделочных материалов чердака;
климатические нагрузки (ветер, скопление снега).

Помимо вышеперечисленных нагрузок, кровля должна выдерживать вес, по меньшей мере, одного взрослого человека, чтобы в случае ремонта или установки антенны монтажник мог без опасений взобраться на крышу.

Если вы планируете установку дымоходной трубы, то ее местоположение необходимо изначально включить в расчеты, чтобы в будущем не потребовалось снимать часть кровли и устанавливать дополнительные точки опоры.

Односкатная и двускатная крыша: разница в стропильных системах

Для односкатной крыши возвести стропильную систему достаточно просто. Чаще всего стропила укладывают прямо на венец, без использования дополнительных опор и поддерживающих конструкций.

Именно поэтому максимальный угол наклона односкатной крыши ограничен 30 градусами: отсутствие дополнительных несущих конструкций и поддерживающих балок означает, что вся нагрузка ложится на стены здания и фундамент.

Оптимальный угол наклона – 15 – 25 градусов. Максимально допустимая длина пролета стропил не достигает и 6 м.

При возведении односкатной крыши обязательно учитывайте направление ветра и возможную дополнительную нагрузку от веса скопившегося на крыше снега.

Для домов, расположенных в регионах с сильными ветрами и малым количеством осадков, можно подгадать такой угол склона, при котором кровля очищается от снега за счет порывов ветра.

Двускатная крыша – это система из двух наклонных скатов, соединенных коньком. Одним из основных преимуществ такой конструкции является возможность более равномерного распределения нагрузки между стропильной системой и несущими стенами здания.

Кроме того, двускатный каркас позволяет опереть стропила друг на друга, что придает ему дополнительную прочность.

Общая прочность кровельной конструкции возрастает при приближении угла ската к 45 градусам. Именно такой наклон считается оптимальным для регионов с обильными осадками.

При повышении угла наклона, с одной стороны, значительно увеличивается устойчивость, поэтому можно брать больший стропильный шаг.

С другой стороны, повышается парусность крыши, поэтому для ветреных регионов оптимальный угол наклона не превышает 20 градусов.

Стропильная система под шифер

Несмотря на появление большого выбора современных кровельных материалов, классический вариант – шифер – до сих пор пользуется большой популярностью, в основном из-за дешевизны и легкости монтажа.

Расстояние между стропилами крыши под шифер вычисляют с учетом особенностей материала: шифер достаточно хрупкий, но в то же время способен выдерживать большие весовые нагрузки.

Допустимый диапазон стропильного шага под шифер – от 80 см до 1,5 м. Чаще всего используют усредненную длину шага, 120 см.

Поскольку сам по себе шифер весит достаточно много, материал для несущей конструкции нужно выбирать прочный, например, брусья с сечением не менее 75 мм на 150 мм.

Длина стропильного шага и толщина обрешетки взаимосвязаны: чем более прочную обрешетку вы планируете установить, тем меньше шаг, и наоборот.

Лист шифера имеет стандартную длину в 175 мм, шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист шифера имел не менее трех точек опоры (одну по центру листа и две ближе к краям).

Шаг обрешетки зависит от градуса уклона крыши: для пологой одно- или двухскатной крыши достаточно 63 – 67 см. Минимальный промежуток для крутой крыши составляет 45 см.

Точную длину стропильного шага под шифер вы сможете установить, только произведя точные замеры и рассчитав общий вес всех кровельных материалов.

Не забудьте учесть метеоусловия (возможность скопления снега, сильные порывы ветра) и нагрузку дополнительного оборудования (антенны или дымоходной трубы). Если на чердаке будет обустроена мансарда, то учтите вес утеплителей.

Нюансы системы для металлочерепицы

Металлочерепица – это один из самых популярных кровельных материалов на рынке. Она неприхотлива в обращении, долговечна, красиво смотрится.

Кроме того, металлочерепица – один из самых легких кровельных материалов (всего 35 кг на квадратный метр), ее можно укладывать на достаточно легкую опору, снижая тем самым нагрузку на стены здания и фундамент.

Среднее расстояние между стропилами под металлочерепицу составляет 60 – 95 см для двухскатной крыши с наклоном 20 – 45 градусов.

Размер брусьев выбирают с учетом утеплительных и гидроизоляционных материалов. Для простой кровли из металлочерепицы достаточно сечения в 50 – 150 мм.

Но в большинстве случаев для создания мансардной крыши под металлочерепицу придется уложить утеплитель толщиной в 150 – 200 мм.

С учетом веса утеплителя стропильная система должна быть более прочной, рекомендованный размер брусьев возрастает до 200 мм на 50 мм.

При расчете расстояния между стропилами учитывайте не только длину листов металлочерепицы, но утеплителя.

При правильном расположении стропил вы сможете значительно сэкономить на лесоматериалах.

Не забывайте и об особенностях монтажа крыши из металлочерепицы: этот материал плохо пропускает воздух, в результате чего под крышей часто скапливается конденсат.

Закрепите верхнюю опору стропильной системы на коньковый прогон вместо боковой части. Это позволит создать небольшую воздушную прослойку, повысит вентилируемость и поможет уберечь кровлю от разрушительной влаги.

Стропильная система под профнастил и ондулин

Отличительная особенность профнастила – это легкость и жесткость, поэтому, как и в случае металлочерепицы, требования к стропильной системе не столь высоки.

Расстояние между стропилами под профнастил должно быть в диапазоне от 60 см до 120 см. Оптимальное сечение стропильной ноги зависит от пролета между опорами.

Так, для пролета в 3 м выбирают брус размером 40 мм на 150 мм, для пролета в 5 м – размером 50 мм на 180 мм.

Какое расстояние допустимо между стропильными ногами, зависит напрямую от сечения брусьев: чем больше стропильный шаг, тем более прочный материал необходимо использовать для стропил. При выборе шага более 80 см увеличьте толщину брусьев на 20 – 25 %.

Не забывайте учитывать вес обрешетки под профнастил. Расстояние между стропилами односкатной крыши в 60 см потребует обрешетки с минимальным сечением брусьев 25 мм на 100 мм.

При стропильном шаге, равном 80 см, – 30 мм на 100 мм и т. д. Важную роль играет и угол наклона крыши: при скате менее 15 градусов под профнастил рекомендовано укладывать сплошную обрешетку, которая значительно тяжелее разреженной.

Поскольку оба обладают относительно малым весом, опорная конструкция может быть достаточно легкой, что снижает нагрузку на несущие стены и фундамент здания.

Чем выше градус наклона, тем большее расстояние между стропилами допускается.

На двускатную крышу с уклоном менее 10 градусов рекомендуется устанавливать сплошную обрешетку, что повышает нагрузку кровельную конструкцию.

В таком случае лучше использовать более толстый брус размером 40 мм на 50 мм, а стропильный шаг свести к минимуму (60 см).

Стропильная система , бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.

На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:

прочность креплений стропил к коньку и мауэрлату;
верный расчет опорной конструкции для стропил в зависимости от длины пролета;
выбор стропильного материала;
шаг между стропилами.

Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.

На чем основываются расчеты?

При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:

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.

Методика вычисления расстояния между стропилами

Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.

Методика расчета шага каркаса крыши:

Замерить длину крыши от торца до торца.
Полученное расстояние поделить на максимальный размер шага.
Полученное значение округлить до большего целого . Это количество межстропильных пролетов.
Общую длину крыши поделить на количество пролетов . Это искомый размер шага стропил.
К количеству пролетов добавить единицу .Это необходимое количество стропил.

Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.

Шаг стропильной ноги в зависимости от материала

Можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.

Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.

В тех регионах, где снеговая нагрузка значительно превышает ветровую, рекомендуется применение крыш со скатом 35 – 45 градусов.

Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см , бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм . При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм .

Стропильная конструкция под профнастил

Стропильная конструкция под керамическую черепицу

Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:

В 5 – 10 раз больший вес, приводящий к удвоению веса всей крыши . Это приводит к необходимости использовать частый шаг (0,6-0,8 метра ) и увеличенную на 25% площадь сечения стропил.
Мелкосборный характер материала. Увеличивает требования к точности установки поперечной обрешетки. Шаг обрешеточного бруса, допустимые сечения и углы установки всегда указываются в инструкции к каждой конкретной модели черепицы.

Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов , рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов . Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм .

Стропильная конструкция под металлочерепицу

Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.

Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м , для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов .

Стропильная конструкция под ондулин

Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:

допустимый угол монтажа – 5 – 45 градусов ;
расстояние между стропилами – 60 см при угле ската до 15 градусов, до 90 см – при угле более 15 градусов ;
обрешетка – сплошная фанерная на склоне до 10 градусов , доска 30х100 мм с шагом 45 см на склоне 10 – 15 градусов , брус 40х50 мм с шагом 60 см на склоне свыше 15 градусов.

Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.

Стропильная конструкция под покрытие из шифера

Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:

Из-за низкой герметичности нежелательно использовать шиферные крыши с углом ската менее 22 градусов. При необходимости монтажа такой крыши в качестве инструкции можно использовать рекомендации по установке ондулина, с поправкой на универсальный шаг обрешетки – 55 см.
Допустимый угол для установки стропил под шифер – до 60 градусов.
Шаг установки выбирается от 0,8 до 1,5 м , в зависимости от сечения стропильной ноги, нагрузки и наличия обрешеточного материала.
Материал на стропила подбирается несколько большего сечения, чем для легких кровель . Для наиболее популярного шага 1,2 м берется брус сечением от 75х150 до 100х200 мм , в зависимости от длины пролета между опорами.
Материал под обрешетку подбирается в соответствии с величиной расстояния между стропилами – брус 50х50 мм до 1,2 м, брус 60х60 мм – 1,2 м и более.
Шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист лежал на трех брусьях, и имел нахлест на 15 см с соседним. Учитывая стандартную длину листа 1,75 м , используется шаг 80 см .

Стропила для односкатной и двускатной кровли

Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.

Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов .

Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.

Двухскатная крыша представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.

Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра

Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.

Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов , для ветреных – 20 градусов .

Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.

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 .
В сети существует множество онлайн-калькуляторов для крыши , способных если не рассчитать верно все нюансы, то хотя бы посоветовать подбор верного сечения для стропила.

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

Параметры стропильной системы двускатной крыши

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

Длина стропил

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

Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши

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

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

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

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

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

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

Сечение стропильных ног

Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:

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

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

Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги

На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:

тип строительного сырья, ведь «выдержка» бревна, обычных и клеёных брусов разнится;

длина стропильной ноги;

вид древесины, из которой были выстроганы стропила;

протяжённость просвета между стропильными ногами.

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

Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага

Переменное воздействие на стропильную систему

Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.

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

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

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

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

Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома

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

Таблица: нормативное значение ветрового давления

Таблица: значение коэффициента k

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

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

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

Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом

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

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

Постоянные нагрузки

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

Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила

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

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

Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²

Тип кровельного финишного покрытия	Вес в кг на 1 м²
Рулонное битумно-полимерное полотно	4–8
Битумно-полимерная мягкая черепица	7–8
Ондулин	3–4
Металлическая черепица	4–6
Профнастил, фальцевая кровля, оцинкованные металлические листы	4–6
Цементно-песчаная черепица	40–50
Керамическая черепица	35–40
Шифер	10–14
Сланцевая кровля	40–50
Медь	8
Зелёная кровля	80–150
Черновой настил	18–20
Обрешётка	8–10
Сама стропильная система	15–20

Количество брусьев

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

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

Стропильная система двускатной крыши - это конструкция из определённого количества стропил

Шаг брусьев несущей конструкции кровли

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

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

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

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

Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения

Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши

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

При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:

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

Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)

Толщина доски - ширина сечения (B)	Ширина доски - высота сечения (H)
16	75	100	125	150	-	-	-	-	-
19	75	100	125	150	175	-	-	-	-
22	75	100	125	150	175	200	225	-	-
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100	-	100	125	150	175	200	225	250	275
125	-	-	125	150	175	200	225	250	-
150	-	-	-	150	175	200	225	250	-
175	-	-	-	-	175	200	225	250	-
200	-	-	-	-	-	200	225	250	-
250	-	-	-	-	-	-	-	250	-

Пример расчёта несущей конструкции

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

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

Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:

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

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

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

Видео: подробный расчёт стропильной системы

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

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

Нагрузки на кровлю и расчет стропильной системы

Разработка проекта односкатной или двухскатной крыши начинается с выбора типа стропильной системы, угла наклона скатов (высоты крыши) и материалов для возведения конструкции. Расчет расстояния между стропильными ногами выполняется с учетом нагрузок, которые будет испытывать крыша в процессе эксплуатации. В число постоянных нагрузок входит :

вес материалов, из которых изготовлена стропильная система;
вес кровельного покрытия;
вес материалов кровельного пирога (гидроизоляция, пароизоляция, утеплитель);
вес элементов отделки жилого чердака или мансарды.

Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся :

вес снежного покрова;

вес человека при обслуживании и ремонте кровли.

Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы :

измеряется длина будущего ската кровли;
полученное значение делится на оптимальное числовое значение шага стропил;
к полученной величине прибавляется единица, результат округляется;
длина ската кровли делится на округленный результат.

Итоговый результат позволит определить, через какое расстояние следует ставить стропильные ноги. Определение шага не может быть предельно точным, так как требуется учитывать целый ряд дополнительных факторов, включая ширину утеплителя, особенности монтажа обрешетки под различные виды кровельного материала. Если проектируется крыша с дымоходом, шаг можно скорректировать с учетом его расположения, чтобы не пришлось в дальнейшем убирать часть стропила и ставить опорную конструкцию, такую, как специальная стропильная система.

Расстояние между стропилами под шифер

Шифер – традиционный кровельный материал. К его достоинствам относятся такие характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям (исключая механические) и низкая стоимость. Шифер позволяет создать кровельное покрытие, ремонт которого можно свести к замене отдельных элементов. Шифер имеет большой вес и требует монтажа достаточно мощной стропильной системы. Расчет расстояния, на каком необходимо ставить стропила под шифер, ведется с учетом сечения бруса для изготовления стропильных ног.

Оптимальное решение – монтаж системы под шифер, в которой промежуток между стропилами должен быть не менее 800 мм . Чтобы конструкция под шифер выдерживала не только вес материала, но и повышенные внешние нагрузки, обрешетка выполняется из бруса или доски сечением не менее 30 мм. Выполняя расчет стропильной системы под шифер, следует читывать, что данный материал имеет достаточно большие ограничения по выбору угла наклона скатов.

Стропила под металлочерепицу

Металлочерепицу активно используют в качестве практичного и эстетичного кровельного материала при обустройстве односкатной, щипцовой, вальмовой или сложной крыши. Каркас под металлочерепицу возводится по стандартным принципам. Чтобы рассчитать, на каком расстоянии лучше ставить стропилины, необходимо учесть нагрузки и угол наклона кровли. Металлочерепицу характеризует относительно небольшой вес, благодаря чему она может послужить заменой старому кровельному покрытию из шифера или керамической черепицы. При этом стропила не потребуется усиливать или менять шаг их установки.

Стандартный шаг стропил под металлочерепицу составляет 600-900 мм. Сечение элементов может составлять 50-150 мм – этого достаточно, чтобы создать надежный каркас под металлочерепицу. Но если предполагается использование утеплителя, слой которого в районах с низкими зимними температурами должен составлять 200 мм, для стропил под металлочерепицу рекомендуется использовать брус 200х50, чтобы не монтировать дополнительную систему, удерживающую утеплитель. Промежуток между стропилами под металлочерепицу лучше подогнать под ширину листового или рулонного теплоизолятора .

Профнастил: стропила и обрешетка

Профнастил относится к легким и удобным в применении кровельным материалам. Оцинкованный или покрытый декоративно-защитным слоем профнастил может использоваться как для монтажа односкатной кровли подсобного помещения или гаража, так и для двухскатной крыши жилого дома. Как рассчитать расстояние, необходимое для установки стропил под профнастил?

Чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции, стропила под профнастил достаточно ставить с шагом 600-900 мм. При этом необходимо обратить внимание на угол наклона крыши. Расчет показывает, что при высоких внешних нагрузках профнастил лучше укладывать на систему с минимальным шагом . Но если расстояние между стропилами под профнастил близко к максимальному, а угол уклона крыши небольшой, то конструкция усиливается за счет использования более частой обрешетки. В этом случае шаг обрешетки под профнастил должен быть около 50 мм, ширина элементов – не менее 100 мм.

Стропильная система под мягкую кровлю

К мягкой кровле относятся битумные и битум-полимерные рулонные материалы, кровельные мембраны, а также мягкая черепица. Мягкую кровлю характеризует относительно небольшой вес и отсутствие необходимости монтажа массивной стропильной конструкции.

Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 600 мм, максимальное – 1500 мм. При монтаже опоры под мягкую кровлю важно учесть угол наклона скатов: чем меньше угол, тем меньше должно быть расстояние между опорами для сплошной обрешетки. На выбор шага влияет и толщина материала для обрешетки – чем толще лист фанеры или ОСП, тем больше может быть шаг установки стропильных ног.

Ондулин: расчет стропил

Ондулин (битумный шифер) укладывается на ровную сплошную обрешетку, выполненную из листового материала. Это позволяет кровельному покрытию успешно сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Обрешетка под ондулин опирается на стропила, которые должны располагаться с шагом 600 – 1000 мм, в зависимости от угла наклона двухскатной или односкатной крыши.

Стропила под ондулин изготавливаются из бруса сечением 200×50 мм. Выбирая, на каком расстоянии ставить стропильные ноги для конструкции под ондулин, рекомендуется учесть ширину утеплительного материала, чтобы упростить его монтаж. Такой расчет позволяет снизить финансовые затраты на обустройство кровли.

Крыша из сэндвич-панелей

Кровля из сэндвича чаще всего возводится на домах из сип-панелей или постройках ангарного типа. Особенностью сэндвича является его жесткость на изгиб, что позволяет обходиться без установки традиционных стропил. Небольшие пролеты от конька двухскатной крыши до верхней части стены (либо расстояние между опорными конструкциями односкатной кровли) допускают монтаж сэндвича без дополнительных опор.

Если длина пролета превышает 4 метра, необходимо установить дополнительные прогоны. Для монтажа крыши из сэндвича на жилом доме нередко устанавливают традиционную стропильную систему, но в этом случае стропила можно расположить с большим шагом – они выполняют функцию опоры для прогонов. Расстояние между стропильными ногами выбирается исходя из длины имеющегося материала для прогонов и длины несущих стен. Технические параметры сэндвича позволяют кровле выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки .

Поликарбонат: возведение опорной конструкции

Поликарбонат в последнее время активно используется в качестве кровельного материала. В первую очередь поликарбонат востребован при строительстве беседок, навесов, зимних садов. Обрешетка и стропильная система под поликарбонат может изготавливаться из дерева или металла.