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.
Рекомендации по выбору шага стропил для разного кровельного покрытия
Для кровли из профнастила шаг выбирается в пределах от 600 до 900 мм. При этом брус рекомендуется оптимального сечения – 50х150 мм.
Для тяжелой кровли из керамической черепицы характерна повышенная нагрузка на стропила, порядка 60 – 70 кг/м 2 . Шаг рекомендуется в пределах от 800 до 1300 мм. Причем он может увеличиваться пропорционально увеличению угла наклона кровли. К примеру, расстояние между фермами должно быть не более 800 мм, если угол наклона кровли не превышает 15 0 . При увеличении указанного угла до 70 0 шаг может быть увеличен до максимума. Сечение бруса для такой кровли рекомендуется от 50х150 до 60х180 мм.
Устройство несущей конструкции кровельного покрытия для металлочерепицы мало чем отличается от стандартного. Материал, по сравнению с керамикой, легче почти в два раза: нагрузка на 1 м 2 не превышает 30 кг. К применению рекомендуется брус с размерами 50х150 мм. Некоторые особенности крепления верхних концов стропил связаны с обеспечением вентиляции металлической кровли для предупреждения появления конденсата.
Шиферная кровля – это для многочисленных зданий оптимальное решение, несмотря на то, что этот материал признан вредным и запрещен к применению в европейских странах.
Рекомендации к установке стропил для кровельного покрытия из волнистого шифера типовые: их ставят в промежутках от 600 до 800 мм, могут быть 50х100 или 50х150 мм.
Для кровельного покрытия из ондулина предлагается выполнять по рекомендациям, действующим для шиферной кровли. Современный инновационный материал ондулин внешне похож на шифер, но легче последнего раз в пять.
Определение межстропильного расстояния для многоскатных (шатровых) крыш производится отдельно для каждого ската. Для строений, у которых «коробка» собрана из бревен или бруса, нижний конец стропилин крепится непосредственно к верхней части наружной несущей стены, а не к специальному брусу, проложенному по периметру верхней части здания (мауэрлату). Такой способ монтажа делает особенно высокой цену ошибки при определении шага стропил, так как устранить подобную ошибку бывает весьма сложно.
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.
До возведения стропильной системы и организации кровли нужно провести ряд несложных мероприятий, которые выступят залогом целостности конструкции. Сюда входит выбор типа крыши.
Она может быть висячей или наслонной, а может быть и комбинированный вариант. Это когда два типа объединены в одном строении.
Временные нагрузки – это снежный покров на крыше зимой, потоки воды от дождя летом, ветер, нагрузка, которую оказывает человек, проводя сервисные работы в ходе эксплуатации крыши и др.
К постоянным нагрузкам относятся – вес самой стропильной системы, вес кровельного материала и подкровельного пирога, масса внутренней отделки, если на чердаке здания предполагается организовать мансарду.
При создании проекта односкатной либо двухскатной крыши в первую очередь выбирают тип стропильной конструкции, угол наклона кровельных скатов, а также материалы для строительства конструкции. При вычислении расстояния между стропилами следует учесть нагрузки, которые будут воздействовать на крышу постройки в ходе эксплуатации.
- Вес кровельного материала;
- Вес стройматериалов, из которых построен стропильный каркас крыши;
- Вес утеплителя, пароизоляции, гидроизоляции;
- Вес отделочного материала мансарды или жилого чердачного помещения.
На крышу сооружения также воздействуют следующие временные нагрузки:
- Вес снега;
- Вес работника, выполняющего обслуживание и ремонт кровли.
Для правильного расчета шага стропил нужно учитывать сечение элементов возводимой конструкции, наличие теплоизоляции крыши, тип обрешетки и кровельного покрытия. Расчеты следует выполнять на основании СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия».
Видео о том, как выполнить расчет стропильной системы:
Схема расчета расстояния между стропилами
Все подсчеты ведутся еще на стадии проектирования здания. Они выполняются инженерами-проектировщиками той организации, где заказывался проект дома.
Если же проект не был составлен и человек полагается только на опыт мастеров, которым доверено возведение кровли, то в таком случае нужно ознакомится с соответствующей документацией. Это СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» и «Изменения с СНиП 2.01.85».
Там имеется подробная схема ведения подсчетов и карта климатических зон страны.
Далее определяются с типом кровельной системы и предназначением чердачного помещения. Ведь в зависимости от того, будет ли это неотапливаемый чердак или жилая комната, то и нагрузки на стропила будут разными, а, следовательно, меняется и ход вычислений.
В расчетах обязательно должно учитываться климатическая зона, где проводятся работы, конструкционный материал стропил и его сечение.
Итак, шаг стропил – это расстояние между стропильными ногами. Оно может варьировать в пределах 0,6 м – 1,0 м.
Ход расчетов:
- сначала измеряется длина ската крыши. Далее эта величина делиться на длину шага стропил выбранного материала. Этот показатель берется из СНИПа и для каждого стройматериала он уникален и зависит также от используемого сечения балки;
- к результату предыдущих расчетов добавляют единицу и округляют в сторону большего числа. Таким образом, получается целая величина и она указывает на необходимое количество балок;
- длина ската крыши делится на полученное целое число. Результат покажет, сколько балок нужно для возведения качественной и долговечной крыши.
Специалисты указывают на следующую особенность крыш с крутым скатом. При их возведении можно уменьшить расстояние между стропилами. Это обуславливается перенесением нагрузки с балок на стену дома.
Расстояние между стропилами для разных типов кровли
Однако расчет расстояния между стропилами так однозначно проводить нельзя. Ведь данный показатель зависит и от типа используемого конструкционного материала кровли.
Расстояние между балками для кровли из металлочерепицы
Средний вес, который оказывает на кровлю равняется 35 кг/м². Чтобы ее выдержать крыша должна иметь шаг 0,6-0,9м. При этом используется брус с сечением 50х150мм.
Однако металлочерепица часто используется при строительстве загородных домов и коттеджей. А в подобных конструкциях чердачное помещение часто оборудуют под жилую комнату.
Это приводит к монтажу кровельного пирога и всевозможных утеплителей, которые, в свою очередь, оказывают на стропила дополнительную нагрузку. Потому рекомендуется увеличивать сечение бруса для балок. Особенно это касается регионов с низкими температурами воздуха зимой. Рекомендуемые размеры стропил 50х200мм.
Кроме этого, расстояние между стропилами можно подгонять под ширину утеплителя. Это не только увеличит несущую способность крыши, но и упростит обустройство теплоизолирующего слоя, снизит расход утеплителя.
Расстояние между балками для кровли из профнастила
Рекомендуемый шаг стропил для кровли из – 0,6 м – 0,9 м. Однако здесь нужно учесть эксплуатационные характеристики самого профнастила. Если шаг будет большим, то профнастил “провиснет” под своей тяжестью, тем самым изменив геометрию крыши и ее технические характеристики.
Чтобы предотвратить подобное нужно монтировать дополнительные доски с большим сечением в качестве обрешетки. Они будут выполнять в некотором роде роль стропил.
Сечение стропил для кровли из профнастила 50х100 мм либо 50х150 мм. Обрешетку выполняют из доски, сечением 30х100 мм.
Расстояние между балками для кровли из керамической черепицы
Керамическая черепица – тяжелый материал для кровли. Он оказывает нагрузку на стропила в пределах 40-60 кг на м². Именно поэтому расстояние между стропилами в этом случае будет минимальным – 80-130 см. Чем больше вес, тем меньше расстояние. Однако последний показатель может и уменьшится, в зависимости от угла наклона кровли. Чем он больше, тем реже можно монтировать балки.
Монтаж конструкции под ондулин
Шаг стропильных ног под ондулин должен составлять 60-100 сантиметров. Для изготовления стропил применяют пиломатериал сечением 200×50 мм. Этого достаточно для создания максимально прочного и надежного стропильного каркаса.
Следует отметить, что под этот кровельный материал нужно изготавливать сплошную обрешетку. За счет этого материал будет более качественно сопротивляться снеговым нагрузкам и солнечному воздействию.
Иногда применяется прореженный тип обрешетки. Для ее изготовления применяют деревянный брус. Расстояние между соседними элементами должно быть менее 30 сантиметров. Этот вариант, как правило, является более затратным по сравнению со сплошной обрешеткой.
Стропильная система под шифер
Кровельное покрытие из шифера считается наиболее распространенным в России. Основная причина – низкая стоимость данного кровельного материала, легкость и быстрота выполнения монтажных работ. Также важным преимуществом является возможность замены отдельных поврежденных шиферных листов на новые.
Расстояние между стропильными ногами для кровли из шифера должно быть 80 сантиметров. Такое расстояние считается наиболее оптимальным.
Обрешетка под шифер должна быть прореженной. Для ее изготовления применяется доска либо брус сечением не менее 30 миллиметров. Именно такая толщина бруса или доски требуется для качественного распределения веса кровельного покрытия и зимних осадков.
При возведении стропильной системы следует помнить о постоянном запасе прочности. Он может понадобиться в случае непогоды и при механических нагрузках.
Стропильный каркас под мягкую кровлю
К мягкой кровле относят мягкую черепицу, битум-полимерные и битумные рулонные материалы, а также кровельные мембраны. К основным преимуществам кровли этого типа относят малый вес, а также отсутствие необходимости возведения массивной системы стропил.
Минимальный шаг стропил составляет 60 сантиметров, а максимальный – 150 сантиметров. При возведении стропильного каркаса под мягкую кровлю следует учитывать угол наклона скатов. Другими словами, чем меньше угон наклона кровельных скатов, тем меньше нужно делать расстояние между стропильными ногами для сплошной обрешетки.
Расстояние между стропилами также зависит от материала, из которого будет изготавливаться обрешетка. Чем больше толщина листа фанеры либо ОСП, тем больше можно делать шаг стропил.
Кровля из сэндвич-панелей
Кровля этого типа, как правило, возводится на постройках ангарного типа либо домах из сип- панелей. Сэндвич – панели обладают жесткостью на изгиб, поэтому для их установки не требуется монтаж традиционных стропильных ног.
Если пролеты от верхней части стены до конька двухскатной крыши небольшие, то сэндвич –панели монтируют без дополнительных опор.
При длине пролетов более 400 сантиметров необходимо выполнять монтаж дополнительных прогонов. При строительстве крыши из сэндвич – панелей на жилом доме достаточно часто возводят традиционный стропильный каркас. Однако в таком случае расстояние между стропильными ногами можно сделать большим, поскольку они служат опорой для прогонов.
Выбирают расстояние между стропилами отталкиваясь от длины несущих стен и длины материала для прогонов. Кровля из сэндвич – панелей способна выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки.
Возведение стропильного каркаса под поликарбонат
В последнее время поликарбонат часто применяют при возведении кровельного покрытия. Он используется при строительстве навесов, зимних садов и беседок. Стропильный каркас и обрешетку изготавливают из металла либо дерева.
Поликарбонат отличаются по весу, который зависит от толщины листа. Шаг обрешетки под поликарбонат должен составлять от 60 до 80 см. Обрешетку, выполненную из металла или дерева крепят на стропила (прямые либо арочной формы).
Расстояние между стропильными ногами под поликарбонат, как правило, составляет 150- 230 см. Для правильного вычисления расстояния между стропилами нужно учесть площадь остекления, толщину и размеры листов. Также следует помнить о том, что листы поликарбоната монтируют с небольшими зазорами.
Сооружение стропильной системы крыши и последующий настил кровли – важнейшие этапы при любом строительстве. Дело это – весьма сложное, сопряженное со всесторонней подготовкой, которая включает в себя расчёт основных элементов системы и приобретением материалов нужного сечения. Далеко не каждый начинающий строитель будет способен спроектировать и санировать сложную конструкцию.
Однако часто при строительстве придомовых построек, сооружений хозяйственного или подсобного назначения, гаражей, навесов, беседок и других объектов особая сложность крыши вовсе и не требуется - на первое место выходят простота конструкции, минимальное количество затрат на материалы и скорость проведения проведение работ, которые вполне посильны для самостоятельного исполнения. Именно в таких ситуациях своеобразной «палочной-выручалочкой» становится стропильная система
В данной публикации основной акцент сделан на расчетах односкатной конструкции крыши. Кроме того, будут рассмотрены наиболее типичные случаи ее сооружения.
Основные достоинства односкатных крыш
Несмотря на то что не всем нравится эстетика здания, над которым смонтирована односкатная кровля (хотя сам по себе вопрос – неоднозначный), многие хозяева загородных участков при возведении построек, а иногда даже - и жилого дома, выбирают именно такой вариант, руководствуясь целым рядом достоинств подобной конструкции.
- Материалов для односкатной стропильной системы, тем более, если она возводится над небольшой хозяйственной пристройкой, потребуется совсем немного.
- Самой «жесткой» плоской фигурой является треугольник. Именно он лежит в основе практически любой стропильной системы. В односкатной системе этот треугольник – прямоугольный, что существенно упрощает проведение расчетов, так как все геометрические соотношения известны каждому, кто заканчивал среднюю школу. Но эта простота никак не сказывается на прочности и надежности всей конструкции.
- Даже если ведущий самостоятельное строительство владелец участка ни разу ранее не сталкивался с возведением крыши, монтаж односкатной стропильной системы не должен вызвать у него чрезмерных трудностей – он достаточно понятен, не столь сложен. Нередко, при перекрытии небольших хозпостроек или иных придомовых сооружений вполне возможно обойтись не то что без вызова бригады специалистов, но даже и без приглашения помощников.
- При возведении конструкции крыши всегда важна скорость проведения работ, естественно, без потери качества – хочется как можно быстрей обезопасить строение от капризов погоды. По этому параметру односкатная крыша однозначно является «лидером» - в ее конструкции практически нет сложных соединительных узлов, забирающих массу времени и требующих высокоточной подгонки.
Насколько существенны недостатки односкатной стропильной системы? Увы, они есть, и с ними тоже приходится считаться:
- Чердака при односкатной кровле или не предполагается вовсе, или он получается настолько маленьким, что о его широкой функциональности приходится забыть.
- Исходя из первого пункта – есть определенные сложности в обеспечении достаточной термоизоляции расположенных под односкатной крышей помещений. Хотя, конечно, это можно исправить – ничто не мешает утеплить сам скат кровли или же расположить под стропильной системой утепленное чердачное перекрытие.
- Односкатные крыши, как правило, делаются с небольшим уклоном, до 25÷30 градусов. Это влечет за собой два последствия. Во-первых, не все виды кровельных покрытий подойдут для таких условий. Во-вторых, резко возрастает значимость потенциальной снеговой нагрузки, что следует обязательно учесть при проведен расчетов системы. Но зато при таких уклонах значительно снижается влияние ветрового давления на кровлю, особенно если правильно расположить скат – в наветренную сторону, в соответствии с преобладающими ветрами на данном участке местности.
- Еще один недостаток, пожалуй, можно отнести к очень условным и субъективным – это внешний вид односкатной крыши. Он может не прийтись по душе любителям архитектурных изысков, дескать, очень упрощает облик постройки. На это тоже можно возразить. Первое – простота системы и экономичность возведения часто играют все же решающую роль при строительстве подсобных сооружений. А втрое – если посмотреть обзор проектов жилых домов, то можно встретить очень интересные дизайнерские варианты, в которых упор сделан именно на односкатной крыше. Так что, как говорится, о вкусах не спорят.
Как рассчитывается односкатная стропильная система?
Общие принципы расчета системы
В любом раскладе односкатная система крыши представляет собой конструкцию из установленных параллельно друг другу наслонных стропильных ног. Само по себе название –«наслонные» говорит о том, что стропила опираются (наслоняются) на две жёстких точки опоры. Для удобства восприятия обратимся к несложной схеме. (Кстати, к этой же схеме будем возвращаться еще не раз – при проведении расчетом линейных и угловых параметров системы).
Итак, две точки опоры стропильной ноги. Одна из точек (В) расположена выше другой (А) на определенное значение превышения (h) . За счет этого создается уклон ската, который выражается углом α.
Таким образом, как уже отмечалось, в основе построения системы лежит прямоугольный треугольник АВС , в котором основанием является расстояние по горизонтали между точками опоры (d ) – чаще всего это длина или ширина возводимой постройки. Второй катет – превышение h. Ну а гипотенузой становится длина стропильной ноги между точками опоры – L. Угол при основании (α) определяет крутизну ската кровли.
Теперь рассмотрим основные аспекты выбора конструкции и проведения расчетов несколько подробнее.
Каким образом будет создаваться необходимый уклон ската?
Принцип расположения стропил – параллельно друг другу с определенным шагом, с необходимым углом уклона ската – общий, но достигаться это может различными способами.
- Первый заключается в том, что еще на этапе разработки проекта здания высота одной стены (показано розовым) сразу закладывается с превышением h относительно противоположной (желтый цвет). Двум оставшимся стенам, идущим параллельно скату кровли, придается трапециевидная конфигурация. Способ- достаточно распространенный, и хотя несколько усложняет процесс возведения стен, зато предельно упрощает создание уже самой стропильной системы крыши - практически все для этого уже готово.
- Второй способ можно, в принципе считать разновидностью первого. В этом случае речь идет о каркасном строительстве. Еще на стадии разработки проекта в него закладывается то, то вертикальные стойки каркаса с одной стороны выше на ту же величину h по сравнению с противоположной.
На представленных выше иллюстрациях и на тех, что будут размещены ниже, схемы выполнены с упрощением – не показан мауэрлат, проходящий по верхнему торцу стены, или обвязочный брус – на каркасной конструкции. Это ничего не меняет принципиально, но на практике без этого элемента, являющегося основой для монтажа стропильной системы, не обойтись.
Что такое мауэрлат и как он крепится на стены?
Основная задача этого элемента – равномерное распределение нагрузки со стропильных ног на стены здания. Правила подбора материала и на стены дома – читайте в специальной публикации нашего портала.
- Следующий подход практикуется в том случае, когда стены имеют равную высоту. Превышение одной стороны стропильных ног над другой может быть обеспечено установкой вертикальных стоек необходимой высоты h .
Решение несложное, но конструкция получается, на первый взгляд, несколько нестабильной – у каждого из «стропильных треугольников» есть определенная степень свободы влево - вправо. Это достаточно просто устраняется креплением поперечных брусьев (досок) обрешетки и зашивкой прямоугольной фронтонной части крыши с фасадной стороны. Оставшиеся по бокам фронтонные треугольники также зашиваются деревом или другим удобным для владельца материалом.
крепление для стропил
- Еще одно решение проблемы – это монтаж кровли с применением односкатных ферм. Такой способ хорош тем, что есть возможность после проведения расчетов идеально собрать и подогнать одну ферму, а затем, взяв ее в качестве шаблона, изготовить на земле необходимое количество точно таких же конструкций.
Подобную технологию удобно применять в том случае, когда , в силу своей большой длины, требуют определенного усиления (об этом речь пойдет чуть ниже).
Жесткость всей стропильной системы заложена уже в конструкции фермы - достаточно установить эти сборки на мауэрлат с определенным шагом, закрепиться на нем, и соединить затем фермы обвязкой или поперечными брусьями обрешетки.
Еще одно достоинство такого подхода –ферма выполняет и роль стропильной ноги, и балки перекрытия. Таким образом, существенно упрощается проблема термоизоляции перекрытия и подшивки потока – все для этого уже сразу будет готово.
- Наконец, еще один случай – он подойдет для той ситуации, когда односкатная кровля планируется над возводимой около дома пристройки.
С одной стороны стропильные ноги опираются на стойки каркаса или же стенку возводимой пристройки. С противоположной стороны находится капитальная стена основного здания, и стропила могут опираться на зафиксированный на ней горизонтальный прогон, либо на индивидуальные крепления (кронштейны, закладные бруски и т.п.), но также выровненные по горизонтали. Линия крепления этой стороны стропильных ног также делается с превышением h.
Обратите внимание, что несмотря на различия в подходах к монтажу односкатной системы, во всех вариантах присутствует тот же «стропильный треугольник» - это будет важно для проведения расчетов параметров будущей крыши.
В какую сторону предусмотреть скат кровли?
Казалось бы – праздный вопрос, однако, с ним необходимо определиться заранее.
В некоторых случаях, например, если , вариантов особых и нет – скат должен располагаться только в направлении от здания, чтобы обеспечивался свободный сток ливневой воды и талого снега.
На отдельно стоящем строении уже есть определенные возможности выбора. Конечно, мало когда рассматривается вариант, при котором стропильную систему располагают таким образом, чтобы направление ската приходилось на фасадную часть (хотя не исключено и такое решение). Чаще всего уклон организовывают назад или в одну из сторон.
Вот здесь уже можно взять за критерии выбора внешнее дизайнерское оформление возводимого здания, особенности территории участка, удобство прокладки коммуникаций системы сбора ливневых вод и т.п. Но все равно следует иметь в виду определённые нюансы.
- Оптимальное расположение односкатной кровли – в наветренную сторону. Это позволяет минимизировать ветровое воздействие, которое может работать с подъемным приложением вектора силы, когда скат превращается в своеобразное крыло – ветер пытается сорвать кровлю вверх. Именно для односкатных крыш это имеет важнейшее значение. При ветре же в кровлю, особенно при небольших углах крутизны скатов, значение ветрового воздействия будет минимальным.
- Второй аспект выбора – это длина ската: его при прямоугольной постройке можно расположить вдоль нее или поперек. Здесь важно учесть то, что длина стропил без усиления не может быть беспредельной. Кроме того, чем длиннее пролет стропила межу точками опоры, тем толще должен быть в сечении пиломатериал, идущий на изготовление этих деталей. Эта зависимость будет пояснена чуть позднее, уже при проведении расчетов системы.
Тем не менее, практикуют правило, что свободная длина стропильной ноги обычно не должна превышать 4,5 метров. При возрастании этого параметра обязательно предусматриваются дополнительные элементы усиления конструкции. Примеры показаны на иллюстрации ниже:
Так, при расстоянии между противоположными стенами от 4.5 до 6 метров уже потребуется установка подстропильной ноги (подкоса), расположенной под углом в 45°, и упирающейся снизу на жестко закрепленный опорный брус (лежень). При расстояниях до 12 метров придется устанавливать по центру вертикальную стойку, которая должна опираться или на надежное перекрытие, или же даже на капитальную перегородку внутри здания. Стойка также упирается в лежень, а кроме того, в каждую из сторон устанавливается еще и подкос. Это тем более актуально в связи с тем, что стандартная длина пиломатериалов обычно не превышает 6 метров, и стропильную ногу придется делать составной. Так что без дополнительной опоры обойтись в любом случае не получится.
Дальнейшее увеличение длины ската приводит к еще большему усложнению системы – появляется необходимость установки нескольких вертикальных стоек, с шагом не более 6 метров, с опорой на капительные стенки, и со связыванием этих стоек схватками, с установкой тех же подкосов и на каждой стойке, и на обеих внешних стенах.
Таким образом, следует хорошо подумать, куда будет выгоднее сориентировать направление ската кровли еще и из соображений упрощения конструкции стропильной системы.
саморезы по дереву
Какой угол крутизны ската будет оптимальным?
В подавляющем большинстве случаев когда речь идет об односкатной кровле выбирается угол до 30 градусов. Это объясняется рядом причин, и самая главная из них уже упоминалась – сильная уязвимость именно односкатной конструкции к ветровой нагрузке с фасадной стороны. Понятно, что, следуя рекомендациям, направление ската ориентируют в наветренную сторону, но это вовсе не говорит о том, что ветер с другой стороны полностью исключается. Чем круче угол уклона – тем значительнее становится создающаяся подъемная сила, и тем большую нагрузку на срыв будет испытывать кровельная конструкция.
Кроме того, односкатные кровли с большим углом наклона смотрятся несколько несуразно. Конечно, это иногда используется в смелых архитектурно-дизайнерских проектах, но мы-то говорим о более «приземленных» случаях…
Слишком пологий скат, с углом уклона до 10 градусов, тоже не слишком желателен, по той причине, что резко возрастают нагрузки на стропильную систему от снежных наносов. Кроме того, с началом таяния снегов весьма вероятно появление наледи по нижнему краю ската, затрудняющей свободный сход талой воды.
Важным критерием выбора угла крутизны ската является и задуманное . Не секрет, что для различных кровельных материалов имеются определенные «рамки», то есть минимально допустимый угол уклона крыши.
Сам угол уклона ската может выражаться не только в градусах. Многим мастерам удобнее оперировать другими параметрами – пропорциями или процентами (даже в некоторых технических источниках можно встретить подобную систему измерений).
Пропорциональное исчисление – это отношение длины пролета (d ) к высоте подъема ската (h ). Может выражаться, например, соотношением 1:3, 1:6 и так далее.
То же соотношение, но уже в абсолютной величине и приведенное к процентам, дает несколько иное выражение. Например, 1:5 – это будет крутизна ската в 20%, 1:3 – 33,3 % и т.п.
Чтобы упростить восприятие этих нюансов, ниже размещена таблица с графиком-диаграммой, показывающей соотношение градусов и процентов. Схема полностью масштабирована, то есть по ней можно легко перевести одни величины в другие.
Красными линиями показано условное разделение кровель: до 3° – плоские, от 3 до 30° – крыши с малым уклоном, от 30 до 45° – средняя крутизна, и выше 45 – круто уклонённые скаты.
Синими стрелками и соответствующими им числовыми обозначениями (в кружках) показаны установленные нижние границы применения того или иного кровельного материала.
 |
|||
|---|---|---|---|
| № | Величина уклона | Тип допустимого кровельного покрытия (минимальный уровень уклона) | Иллюстрация |
| 1 | от 0 до 2° | Совершенно плоская крыша или с углом наклона до 2°. Не менее 4 слоев рулонного битумного покрытия, нанесенного по «горячей» технологии, с обязательной верхней посыпкой из мелкофракционного гравия, утопленного в расплавленную мастику. | |
| 2 | ≈ 2° 1:40 или 2,5 % | То же, что и в пункте 1, но будет достаточно 3 слоев битумного материала, с обязательной посыпкой | |
| 3 | ≈ 3° 1:20 или 5 % | Не менее трех слоев битумного рулонного материала, но без гравийной засыпки | |
| 4 | ≈ 9° 1:6,6 или 15 % | При использовании рулонных битумных материалов – не менее двух слоев, наклеенных на мастику горячим способом. Допускается использование некоторых типов профнастила и металлочерепицы (по рекомендациям производителя). | |
| 5 | ≈ 10° 1:6 или 17% | Асбестоцементные шиферные волнистые листы усиленного профиля. Еврошифер (однулин). | |
| 6 | ≈ 11÷12° 1:5 или 20 % | Мягкая битумная черепица | |
| 7 | ≈ 14° 1:4 или 25 % | Плоский асбестоцементный шифер усиленного профиля. Профнастил и металлочерепица – практически без ограничений. | |
| 8 | ≈ 16° 1:3,5 или 29 % | Листовая сталь кровельная с фальцевым соединением соседних листов | |
| 9 | ≈ 18÷19° 1:3 или 33 % | Шифер асбестоцементный волнистый обычного профиля | |
| 10 | ≈ 26÷27° 1:2 или 50 % | Натуральная керамическая или цементная штучная черепица, сланцевые или композитные полимерные плитки | |
| 11 | ≈ 39° 1:1,25 или 80 % | Кровельное покрытие из щепы, дранки, натурального гонта. Для любителей особой экзотики –камышовая кровля | |
Владея подобной информацией и имея намётки на будущее кровельное покрытие, будет проще определиться с углом крутизны ската.
металлочерепица
Как задать необходимый угол ската?
Обратимся вновь к нашей базовой схеме «стропильного треугольника», размещенной выше.
Итак, чтобы задать необходимый угол уклона ската α , необходимо обеспечить возвышение одно стороны стропильной ноги на величину h . Соотношения параметров прямоугольного треугольника известны, то есть определить эту высоту – сложности не представит:
h = d × tg α
Значение тангенса – это табличная величина, которую несложно отыскать в справочной литературе или в таблицах, опубликованных в интернете. Но чтобы максимально упростить нашему читателю задачу, ниже размещен специальный калькулятор, который позволит выполнить расчеты буквально за несколько секунд.
Кроме того, калькулятор поможет решить, при необходимости, и обратную задачу – изменяя угол уклона в определенном диапазоне подобрать оптимальное значение превышения, когда именно этот критерий становится определяющим.
Калькулятор расчета превышения верхней точки установки стропильной ноги
Расстояние между стропилами под металлочерепицу в обязательном порядке учитывает усилия, складывающиеся из ветровой, снеговой нагрузки, собственного веса конструкций, кровли. Кроме того, влияют на шаг стропил под металлочерепицу следующие факторы:
- расположение труб – деревянные элементы кровли должны отстоять от дымохода на 25-35 см, не должны мешать прямым траекториям вентиляционных каналов, фановых труб;
- конфигурация кровли – необходимо наличие стропильной ноги в месте примыкания конька щипцовой, шатровой крыши.
Все деревянные элементы стропильной системы изготавливаются из деревьев хвойных пород, влажность которых не превышает 20%.
Шаг стропильных ног вычисляется на этапе проектирования для составления сметы. Это значительно снизит количество отходов, обрезков кроя пиломатериалов.
Что нужно знать при выборе оптимального расстояния между стропилами?
Схема кровли с висячими стропилами.
Собрав при прочностном расчете присутствующие нагрузки, проектировщик равномерно распределяет их на несущие стены. Принцип вычисления одинаков для наслонных, висячих стропил, отличаются лишь схемы крепления элементов в коньке, на мауэрлате.
Минимальный, максимальный шаг деревянных стропил под металлочерепицу регламентируются 0,7 м, 1,2 м соответственно.
При выборе шага 60 – 100 см длина стропил не может превышать 6 м, с ее уменьшением допускается разбежка до 1,2 м. Если поставить ноги чаще 60 см, это излишне утяжелит кровлю, увеличит бюджет строительства. Если увеличить шаг больше 1,2 м, резко снизится несущая способность, ресурс конструкции.
Сплошная обрешетка из деревосодержащих плит добавляет прочность, жесткость стропильной системы. При этом допускается увеличение шага на 0,3 – 0,2 м по сравнению с периодической обрешеткой из бруска либо обрезной доски. Однако для экономии бюджета строительства сплошная обрешетка для металлочерепицы используется крайне редко. Материал обладает достаточной прочностью, жесткостью за счет дополнительных поперечных ребер профиля.
Шаг больше 1,2 м не используется даже при применении стропил из металлопроката, несмотря на достаточный запас прочности материала. Это обусловлено возможным прогибом листов кровли во время обильных снегопадов, ураганного ветра.
Сечение бруса, из которого выполнены стропильные ноги, тоже влияет на шаг стропил, поскольку изменяется площадь опирания обрешетки, вес кровли. Оптимальным вариантом считается брус 150 х 50 мм с разряженной обрешеткой с шагом 4 – 7 см в зависимости от шага поперечной волны.
Пример расчета для двускатной крыши
При выполнении проекта специалистами на начальном этапе известен кровельный материал. Для того чтобы узнать рекомендуемый шаг стропил, можно воспользоваться таблицами СНиП, после чего скорректировать значение в соответствии с эксплуатационными условиями. Пример таблицы приведен ниже:
| Сечение ноги (см) | Шаг стропил (см) в зависимости от их длины (м) | ||
| 5 | 4 | 3 | |
| доска 20 х 2 | 70 | 120 | – |
| доска 18 х 2 | – | 100 | – |
| доска 16 х 2 | – | 70 | 130 |
| брус 22 х 6 | – | 120 | – |
| брус 20 х 5 | – | 110 | – |
| брус 18 х 5 | – | 90 | 150 |
| бревно 180 | 90 | 150 | – |
| бревно 150 | – | 90 | 150 |
| бревно 140 | – | 70 | 140 |
| бревно 130 | – | – | 110 |
Табличные значения соответствуют стропилам простых одно- двускатных крыш. Вначале выбирается сечение ноги, длина элемента, расстояние между центрами бревна, бруса получается автоматически. На следующем этапе длина ската в коньке делится на шаг стропил с добавлением единицы. Таким образом, подсчитывается количество ног с округлением числа в большую сторону. Затем остается скорректировать расстояние между деревянными стропилами по факту. Например, при длине конька 7,5 м, стропильной ноге сечением 16 х 2 см (доска) длиной 4 м получится:
7,5/0,7 = 10,7 + 1 = 11,7 шт. округляем до 12 стропил.
Уточнение размера позволяет вычислить межцентровое расстояние для монтажа после установки крайних ног:
7,5/12 = 62,5 см.
Слуховые окна располагают между соседними стропилами, в местах прохождения труб, дымоходов ноги смещают на расстояние, указанное в СНиП. Все остальные элементы системы остаются на местах, область примыкания к трубам при необходимости усиливается:
- в две соседних ноги врубается лежень;
- короткое стропило врубается в него одним концом, второй примыкает в коньке к элементу противоположного ската;
- смещенные ноги в верхней части опираются на коньковый прогон, закрепленный к двум стропильным фермам как минимум.
Таким образом, система получает необходимую жесткость без потери несущей способности, соблюдаются требования пожаробезопасности деревянных деталей крыши.
Материал стропильных ног
Материалом стропил чаще является брус 25 х 10 см – 15 х 4 см, позволяющий снизить бюджет строительства.
При выборе пиломатериала естественной влажности застройщик гарантированно получает усадку конструкции в первые полтора года на 5-7 см по высоте. Увеличив пункт сметы на обустройство стропильной системы на 70%, можно приобрести клееный брус, значительно снизив конструкционные нагрузки, повысить ресурс крыши вдвое.
Расстояние между стропилами останется неизменным, однако вместо строганного бруса 17,5 х 5 см, рекомендуемого строительными нормами для пятиметровых ног, расставленных через 0,6 м, можно обойтись клееным брусом меньшего сечения 15 х 4 см. Снизятся транспортировочные затраты, облегчится работа на высоте, крой материала.
Сборными стропилами из досок пользуются при одноименной схеме крепления ферм вальмовой крыши. Верхние скаты выполняются из одиночных досок, нижние из трех досок, сшитых саморезами со смещением в рядах.
Выбор металлических стропил оправдан при сложной конфигурации кровли, обилии вентиляционных труб, дымоходов, обойти которые с соблюдением требований СНиП, пожаробезопасности не представляется возможным. В этом случае шаг между стропилами максимально увеличивается, так как металлопрокат гораздо прочнее пиломатериала.
Если стропила крепятся в нижней части к мауэрлату, шаг ног не критичен, элементы могут при необходимости смещаться на нужное расстояние в любую сторону. Если используется схема опирания на затяжки, являющиеся балками перекрытия, сместить отдельные элементы гораздо сложнее. В этом случае увеличивается количество отходов кроя при обшивке чернового потолка, пола чердачного либо мансардного помещения.
Каркас крыши должен быть надежным и прочным. Но без грамотно проведенных расчетов этого достигнуть сложно. В процессе проведения вычислений определяют, на каком расстоянии ставить стропила на крыше.
К чему может привести неверный или неточный расчет нагрузок, которым подвергнется стропильная конструкция? К самым негативным последствиям, начиная от деформации стропильных ног и порчи покрытия кровли и заканчивая обрушением основания каркаса крыши. Поэтому при проектировании зданий в перечне обязательных расчетов имеются данные, какое должно быть расстояние между стропилами крыши. Существует определенная методика, позволяющая рассчитать эту величину.
Методика вычисления расстояния между стропилами
Расстояние между стропилами на крыше получило название шаг стропил. Как правило, шаг стропильных ног в конструкции крыши обычно превышает один метр, а минимальный промежуток колеблется в пределах 60 сантиметров.
Расчет необходимого количества стропил для кровли определенной длины и шаг стропил производят следующим образом:
Стропильная конструкция под металлочерепицу
При строительстве загородной частной недвижимости металлочерепичную кровлю можно встретить чаще всего. Этот кровельный материал похож на настил, выполненный из глиняной черепицы, но по сравнению с ним имеет ряд достоинств. Листовую металлическую черепицу легко монтировать, поэтому возвести крышу можно в более короткие сроки, стропильная система под металлочерепицу также не отличается сложностью.
Металлочерепица легче, чем керамическая продукция, различие в весе иногда достигает 35 килограммов из расчета на квадратный метр в зависимости от толщины изделий (прочитайте также: " "). Благодаря значительному снижению веса настила кровли появляется возможность уменьшить толщину элементов стропильной конструкции и размеры сечения брусков обрешетки, увеличить шаг установки стропил.
Под металлочерепичное покрытие стропильные ноги монтируют с расстоянием от 600 до 950 миллиметров, при этом сечение материала изготовления конструкции составляет 150 на 50 миллиметров. По мнению специалистов, в данном случае, если разместить между стропилами утеплитель толщиной в 150 миллиметров, то такая теплоизоляция позволит создать комфортные условия для пребывания в помещении мансарды. В то же самое для большей надежности желательно выбрать 200-миллиметровый утеплитель.
При монтаже стропил для обеспечения вентиляции пространства, которое заполнено утеплителем, в стропилах около верхней кровли сверлят отверстия, имеющие диаметр 10-12 миллиметров.
Технология создания стропильной системы под металлочерепицу не имеет существенных отличий от конструкций для других видов кровельных материалов. Единственная особенность заключается в том, что у стропил верхняя опора монтируется на коньковый прогон сверху, а не сбоку на коньковый брус. Наличие свободной зоны между стропилами обеспечивает циркуляцию воздуха под настилом кровли, а это в силу использования материала из металла понижает риск появления конденсата.
Стропильная система односкатной крыши, основные преимущества и характеристики ").
Расстояние между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра (читайте: " "). Стропилами регулируют величину свеса кровли.