Основным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.
Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.
На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .
Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.
Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.
I. Нагрузки, действующие на крышу.
1. Снеговые нагрузки.
2. Ветровые нагрузки.
На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:
3. Вес кровли.
4. Вес чернового настила и обрешётки.
5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).
6. Вес самой стропильной системы.
Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.
1. Снеговые нагрузки.
Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:
Где,
S
- искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ
- коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.
Примерно определить угол уклона крыши α
можно по результату деления высоты Н
на половину пролёта - L
.
Результаты сведены в таблицу:
Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;
если α больше или равно 60°, µ = 0 ;
если 30° вычисляем по формуле:
µ = 0,033·(60-α);
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1
обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg
определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).
Например,
Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².
Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg
- нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²
Определяем угол уклона крыши α
.
Для этого высоту крыши (H)
разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.
Так как 30° , расчёт µ
произведём по формуле µ = 0,033·(60-α)
.
Подставляя значение α=36°
, находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79
Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;
максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².
2. Ветровые нагрузки.
Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.
Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.
Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:
Где,
Wo
- нормативное значение ветрового давления.
K
- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C
- аэродинамический коэффициент.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.
C
- аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8
(крыша поднимается) до плюс 0,8
(ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C
принимаем равным 0,8.
При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.
Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!
Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²
Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0
Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8
нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².
Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²
3. Вес кровли.
Различные виды кровли имеют следующий вес:
1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;
4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.
Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;
При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.
А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.
В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.
Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.
Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м²
) и самого лёгкого
(Металлочерепица 5 кг/м²
) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
Цементно-песчаная черепица:
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Итого - 303 кг/м²
Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²
Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.
Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!
Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!
II. Расчёт стропильной системы.
Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.
Где
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
A
- расстояние между стропилами (шаг стропил) - м
,
Q
- суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м²
.
2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.
3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.
При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.
| Толщина доски - ширина сечения (В) | Ширина доски - высота сечения (Н) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 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 |
А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.
Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:
H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α
H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.
H
- высота сечения см
,
B
- ширина сечения см
,
Rизг
- сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг
равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt
- квадратный корень
Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.
Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.
Это условие выполняется при верности следующего неравенства:
3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1
Где,
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
Lmax
- рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м
,
B
- ширина сечения см
,
H
- высота сечения см
,
Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .
Условие:
Угол уклона крыши α = 36°
;
Шаг стропил A= 0,8 м
;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м
;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см²
);
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м²
).
Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;
2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.
Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг)
, так как уклон крыши α > 30°
:
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;
Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.
Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
Расчет стропильной системы должен осуществляться с предельной точностью, руководствуясь особенностями места строительства, планируемой нагрузкой на систему стропил, размерами и конфигурацией постройки, а также используемыми материалами для перекрытия кровли. В этой статье речь пойдет о том, как вычислить длину стропил крыши.
Нагрузки, которые испытывают стропила
Для скатной крыши должен быть создан прочный каркас, являющийся ее несущей конструкцией. Еще при проектировании должен быть проведен расчет стропильной ноги для того, чтобы определиться с длиной и сечением элементов, на которые будут приходиться главные нагрузки.
Нагрузки, которые действуют постоянно, создаются самим кровельным пирогом, в который входит наружный кровельный материал, обрешетка, тепло-, паро- и гидроизоляционный материал, а также внутренняя обшивка чердака или мансарды. В эти нагрузки входит и вес всевозможных объектов, которые будут расположены на крыше или закреплены с внутренней стороны стропильной системы.
Переменные нагрузки состоят из воздействий, которые порождаются ветром, осадками, а также сейсмической активностью. Сюда же относится и вес человека, который в будущем будет проводить ремонт, плановое обслуживание или очистку крыши.
Расчет массы кровельного пирога
Перед тем как провести расчет длины стропильной ноги, потребуется вычислить массу кровельного пирога. Для этого нужно будет взять простую формулу, по которой нужно плюсовать массы одного квадратного метра всех слоев кровельных материалов, а результат умножить на 1,1 – коэффициент коррекции, который улучшит надежность конструкции на 10 %.
Получается, что обычный расчет массы кровли можно выразить так: (масса 1 м 2 обрешетки + масса 1м 2 кровельного материала + масса 1 м 2 гидроизоляционного покрытия + масса 1 м 2 слоя утеплителя) × 1,1 = масса кровельного пирога, в которую входит коэффициент коррекции. Если планируется укладывать один из распространенных кровельных покрытий, то нагрузка на стропильную систему не выйдет за пределы 50 кг/м 2 .
Создавая проект односкатной или двускатной кровли, достаточно опираться лишь на массу кровельного пирога, равную 50 кг/м 2 . По такому принципу можно соорудить каркас кровли повышенной прочности, чтобы в будущем можно было изменить тип кровельного материала без повторного расчета системы стропил.
Снеговые и ветровые нагрузки на примере
Длина стропильной ноги должна быть подобрана таким образом, чтобы кровля смогла удерживать большие нагрузки снеговых осадков. Снег будет давить на кровлю тем сильнее, чем меньший угол уклона у нее будет. Если возводится практически плоская односкатная кровля, то сечение стропильных ног должно быть как можно больше, а их шаг – как можно меньше. Кроме этого, если уклон кровли менее 25º, то потребуется систематически проводить ее очистку.
- Sg – значение снегового покрова на 1 м 2 , которое выбирается из таблиц СНиП, и определяется регионом, в котором возводится дом;
- µ - корректировочный коэффициент, который зависит от угла наклона кровли: для ската с уклоном до 25° – 1,0; а для ската с уклонами 25-60° – 0,7.
Для тех скатов, угол наклона которых находится на отметке более 60 °, снеговые нагрузки в расчет не берутся.
Ветровые нагрузки можно вычислить по формуле W = Wo × k, где:
- Wo – справочная величина вашего региона (можно найти в справочных таблицах);
- k – корректировочный коэффициент, который определяется высотой постройки и типом местности – открытого типа (поле, степь или побережье), или закрытого (лес, застройка).
Зависимость длины стропильной ноги и сечения
К примеру расчет стропильной ноги будет сделать легче, если представить, что почти вся крыша состоит из треугольников. Имея длину стен строения, уклон ската или высоту конька, и воспользовавшись теоремой Пифагора, можно определить длину стропильной ноги от стены до конька. К полученному результату нужно будет прибавить величину свеса карниза. Иногда карнизный свес создают путем монтажа кобылок – досок для увеличения длины стропил. Длина кобылок также приплюсуется к длине стропил при просчете площади кровли – это необходимо для получения точного объема материала, необходимого для установки кровельного пирога.
Для того чтобы понять, какого сечения нужна доска или брус, нужно взять специальную таблицу стандартов, в которой будут указаны зависимости таких параметров как толщина, длина и шаг стропильной ноги.
Как правило, сечение стропил колеблется от 40×150 мм до 100×250 мм. Перед тем как определить длину стропил нужно учесть, что она зависит от уклона ската и длины пролета между противоположными стенами. Чем больше уклон ската, тем длиннее должны быть стропила, а значит и их сечение тоже должно быть достаточным для придания конструкции необходимой прочности. При таком подходе нагрузка от снежных осадков снизится, а шаг между стропилами также можно будет увеличить. Нужно помнить еще и о том, что чем меньше шаг будет между стропилами, тем большую нагрузку будет испытывать стропильная нога.
Каждый мастер, которого вы попросите привести пример расчета стропил, вам скажет, что для того чтобы каркас кровли получился максимально прочным, нужно учитывать характеристики деревянных элементов и толщину металлических узлов.
Несущая часть кровли должна быть достаточно жесткой для того, чтобы она не прогибалась вследствие нагрузок. Прогибы могут появляться, если во время проектирования были подобраны неправильные сечения элементов кровли и шаг монтажа стропил. Если оказалось, что прогиб появился после установки кровли, можно установить дополнительные подкосы для того, чтобы конструкция получилась более жесткой. При длине стропильной ноги более 4,5 м, без монтажа подкосов прогиб может появиться при использовании стропильных ног любого сечения. Это нужно учитывать в любом случае, определяя, как вычислить длину стропила.
В общем, определяясь с толщиной бруса, отталкиваются от общей нагрузки на кровлю. Чем он будет толще, тем крыша получится прочнее, и не нужно будет волноваться о том, что может возникнуть прогиб. Однако это ведет к увеличению общей массы стропильной системы, следовательно, нагрузки на всю конструкцию и фундамент будут выше.
При сооружении жилых домов шаг между стропилами составляет от 60 до 100 см и определяется:
- расчетной нагрузкой;
- сечением стропил;
- типом используемого кровельного покрытия;
- уклоном скатов;
- шириной слоя теплоизоляции.
Количество устанавливаемых стропильных ног зависит, в первую очередь, от шага их монтажа. Сначала определяют нужный шаг, после чего длину стены делят на полученное значение, плюсуют к результату единицу и округляют. Результатом деления длины стены на полученное число будет искомый нами шаг между стропилами. Учитывая необходимое количество стропил на одном скате нужно брать во внимание и расстояние между осями стропильных ног.
Металлические стропильные системы
При возведении частного дома к применению стропильной системы из металла прибегает крайне редко, потому что металлический каркас нужно устанавливать с использованием сварки, а это несколько усложняет процесс. Естественно, что изготовление конструкции можно осуществит и на производственных мощностях, но в данном случае без привлечения спецтехники не обойтись. Проект металлической кровли должен быть создан с максимальной точностью с соблюдением точных размеров всех элементов, так как в процессе возведения подогнать их до нужных размеров уже не представится возможности.
У металлических систем стропил много своих плюсов. Во время эксплуатации не возникает прогиб стропил даже на больших пролетах и без монтажа дополнительных узлов для улучшения прочности и надежности. Стальные стропила могут укладываться на пролеты, превышающие 10 м, при этом под расчетными нагрузками прогиб не возникнет.
Рассчитывая стропильную систему из стальных профилей, учитывайте массу самого материала, нагрузку на все строение и фундамент. Высокая прочность стропил из такого материала, позволяющая не прогибаться конструкции, дает возможность уменьшить количество узлов в сравнении с элементами из дерева.
Кроме того, проводить расчет стального каркаса для кровли нужно, исходя из данных по прочности элементов конструкции, определяющейся их формой и толщиной. Учитывайте также длину пролетов и уклон скатов. Мауэрлат из стали для системы стропил должен быть тщательно закреплен на верхушке стены.
Вышеизложенный материал позволит вам подробно разобраться в том, как рассчитать стропильную ногу, так что вы без проблем сможете выполнить все строительные работы на данном этапе, и у вас появится свой пример расчета стропильной системы.
Любая стропильная система формируется из многочисленных стропил, для создания которых используется брус или доски. Наиболее часто выбираются именно доски за счет доступной стоимости, но их прочность считается не слишком высокой по сравнению с брусом.
Важно! От качественно выбранного пиломатериала зависит долговечность крыши и безопасность проживания в доме.
Требования к стропильным доскам
Стропила для крыши выдерживают существенные воздействия от снега, ветра и кровельного покрытия, поэтому в процессе их создания должны учитываться определенные правила, которым они обязаны соответствовать.
Важно! Во время формирования стропил учитывается не только правильный выбор их размера и сечения, но и материал, используемый для создания.
Оптимально считается выбирать брус для стропил, но этот материал обладает высокой стоимостью, поэтому для снижения затрат нередко покупаются доски. Выбирается только качественная древесина, причем нередко выбор падает на хвою или лиственницу.
При поиске досок, используемых для создания стропил, учитываются основные требования к ним:
Приобретаются доски только у проверенных продавцов, предоставляющих покупателям информация о товаре. Для этого должна иметься специальная сопроводительная документация, причем в ней содержится информация:
- сорт древесины, используемой для изготовления досок;
- название и номер стандарта изделия;
- наименование производственной организации, занимающейся его изготовлением;
- число единиц в одной упаковке;
- дата выпуска досок;
- размеры пиломатериала, а также его влажность.
Важно! Древесина является натуральным материалом, поэтому разные биологические воздействия приводят к его разрушению, поэтому важно грамотно выбрать доски, а также защитить их специальными защитными составами.
Доска для стропил перед использованием должна обрабатываться разными составами:
- обработка качественными антисептиками, которые не допустят гниения материала;
- пропитка антипиренами, защищающими древесину от возгорания;
- обработка средствами, отпугивающими вредителей и насекомых.
Только при грамотном выборе досок и после их качественной обработки имеется возможность сделать стропила, обладающие не только высоким качеством, но и стойкостью перед разными воздействиями.
Какими размерами должны обладать стропила?
После того, как будет выбрана оптимальная доска для стропил, можно приступать к формированию специального чертежа и схемы будущей стропильной системы. Для этого определяется сечение, длина, ширина и иные параметра стропил, которые после изготовления будут соединяться друг с другом в правильной последовательности.
Размер стропил может значительно отличаться, так как на этот параметр оказывает влияние много факторов. К ним относятся габариты дома и крыши, выбранная конструкция стропильной системы, возможные нагрузки от ветра и другие аналогичные воздействия. Оптимальным будет использование рекомендаций:
- минимальный размер равен 50х150 мм;
- если создаются значительные пролеты, то выбирается размер 150х150 или же 250х100;
- нередко используются более значительные по размерам стропила, если планируется возведение существенного по габаритам торгового павильона или иного крупного строения.
Важно!
Чтобы точно знать оптимальные размеры стропил для крыши, требуется правильно рассчитывать данный показатель.
Для расчета важно определить, какая нагрузка будет воздействовать максимально на крышу, что позволяет выбрать сечение и иные параметры стропил. Дополнительно имеется возможность воспользоваться специальными нормативными значениями, но они не учитывают определенные климатические условия различных регионов, поэтому специалисты предпочитают проводить правильные расчеты, материалы по теме: , .
Грамотное определение габаритов стропил
При определении оптимальных размеров стропил, важно учитывать, какой толщиной должна обладать доска, применяемая для создания стропил.
Важно! Толщина доски оказывает непосредственное воздействие на прочность созданных изделий из нее.
Желательно пользоваться для этих целей доской, толщина которой варьируется от 4 до 6 см. Если же возводится стропильная система не небольших строениях, предназначенных для хозяйственного применения, то для снижения затрат допускается пользоваться досками толщиной в 3,5 см. Для жилого дома рекомендуется выбирать изделия, толщина которых не будет меньше, чем 5 см.
При выборе ширины доски непременно учитывается, какой длиной обладает проем, перекрывающийся стропилами. Чем длиннее должны быть стропила, тем шире используется для их создания доска:
- если длина стропила равна примерно 6 м, то желательно пользоваться доской, ширина которой равна примерно 15 см;
- если длина ног превышает 6 м, то ширина доски вовсе должна составлять 18 см;
- если требуется получить еще более длинную стропильную ногу, то используется наращивание элементов, а места, где имеется нахлест, должны находиться рядом с коньковой частью крыши.
Сечение стропил рассчитывается в зависимости от определенного оптимального расстояния между ними, а также учитывается длина элементов. Во время работы надо решить, какие постоянные нагрузки будут воздействовать на крышу от ветра и снега. Берется в расчет масса созданной стропильной конструкции, угол наклона, имеющийся у ската, а также, какой длиной обладает проем, нуждающийся в перекрытии. При расчете дополнительно учитывается, какой шириной обладает строение.
Важно! Для облегчения расчетов рекомендуется пользоваться специальными компьютерными программами, имеющимися в свободном доступе в интернете, причем с их помощью не только обеспечивается быстрое получение результата, но и гарантируется точность значений.
После определения сечения стропил, надо решать, на каком расстоянии друг от друга они будут устанавливаться. непосредственно связан с их сечением, поэтому если эти параметры не будут правильно определены, то это может негативно сказаться на надежности и долговечности крыши.
Важно! Допускается снижать сечение стропил, если применяются специальные подкосы.
Основные правила выбора досок
Стропильная доска должна отвечать многочисленным требованиям и условиям, описанным выше. Чтобы выбрать действительно качественный материал, рекомендуется пользоваться определенными советами специалистов. К ним относится:
Важно! Если будет приобретен материал с высоким показателем влажности, то не допускается пользоваться им для возведения стропильной системы, так как она будет непрочной, а также вовсе имеется опасность для проживания в доме с такой крышей, поскольку через небольшой промежуток времени будет нарушена геометрия конструкции.
Если обнаруживаются в одной партии досок несколько неподходящих элементов, не рекомендуется пользоваться ими для создания важных частей крыши, поэтому они применяются для дополнительных элементов.
1.
2.
3.
Стропильная система – это конструкция, обеспечивающая прочность крыши и служащая основой для укладки кровельного материала. Она показана на фото.
Крыша – это несущая конструкция, которая выполняет следующие функции:
- придает строению красивый внешний вид;
- принимает на себя внешние нагрузки;
- ограждает чердак от окружающего мира;
- передает нагрузку с обрешетки и материала на ней на стены здания и внутренние опоры.
К главным элементам крыши относятся обрешетка, стропила и мауэрлат. Также в несущую конструкцию входят дополнительные элементы крепежа – ригели, стойки, подкосы стропил, распорки и прочее. На надежность и прочность кровли наиболее влияет система стропил. Стропила – это основная несущая часть крыши. На стропильную систему приходится вес не только кровельного покрытия, но и снежного покрова, давление ветра. Она должна выдерживать все эти воздействия, поэтому расчет производят с учетом типа кровельного материала и климатических особенностей региона.
Конструкция системы стропил
Соединение стропил друг с другом придает жесткость кровельному каркасу, и в результате получается прочная стропильная конструкция. Нагрузка на стропила может быть довольно значительной, например, во время сильного ветра, поэтому каркас крепко связывают с коробкой здания.
При строительстве частных домов и коттеджей обычно используют деревянные стропильные системы, которые легко изготавливаются и устанавливаются. Если же при возведении стен были сделаны ошибки, эти изделия можно легко обработать: укоротить, нарастить, подтесать и т.д.
При монтаже используют крепежные элементы стропильной системы: болты, шурупы, хомуты, гвозди, скобы. Также они применяются для усиления несущей кровельной конструкции. Связанные между собой элементы крыши создают стропильную ферму, в основе которой находятся треугольники, являющиеся самой жесткой геометрической фигурой.
Выбирая материал для изготовления системы из стропил, необходимо учитывать конструктивные и архитектурные нюансы проекта. Не стоит забывать про антисептическую и противопожарную пропитку для них, поскольку это влияет на долговечность кровли.
Состоит система из стропильных ног. Устанавливают стропила под углом уклона скатов крыш. Нижние участки стропильных ног опираются на внешние стены с помощью мауэрлата, способствующего равномерному распределению нагрузки. Верхние окончания стропил опираются на брус под коньком или на промежуточные подгоны. С помощью системы стоек нагрузка передается несущим внутренним стенам.
Виды стропил
Конструкция передает стенам значительное распирающее усилие по горизонтали. Для того, чтобы уменьшить нагрузку, используют растяжку, с помощью которой соединяют стропильные ноги. Делают ее либо в основании стропил, либо на большей высоте. Растяжка в основании стропил является одновременно и балкой перекрытия – это актуально при создании мансардных кровель. При повышении высоты расположения растяжки требуется увеличить ее мощность и убедиться в надежности прикрепления к стропилам.
В состав наслонных стропил входят: стропильная нога, мауэрлат, бабка, подкос, затяжка. Этот вид стропил устанавливают в зданиях, в которых есть средняя несущая стена или промежуточные опоры в виде столбов. Элементы такой конструкции работают только на изгиб, выполняя функцию бабок. Вес системы наслонных стропил меньше, материалов также требуется меньшее количество, поэтому она обходится дешевле, чем висячая система.
Монтаж наслонной системы делают в том случае, если опоры друг от друга удалены не больше чем на 6,5 метров. Если есть дополнительная опора, стропила иногда перекрывают ширину в 12 метров, а если опор две – до 15метров.
Стропильные ноги чаще всего опирают не на стены здания, а на специальный брус – мауэрлат. Этот элемент может находиться по всей длине дома или быть подложенным только под стропильные ноги. Если конструкции деревянные, для мауэрлата берут бревно или брус, которое является верхним венцом сруба.
При кирпичной кладке стен мауэрлат представляет собой установленный вровень с внутренней поверхностью стен брус, огражденный снаружи выступом кладки. Между этим элементом и кирпичом укладывают слой гидроизоляции – например, можно положить в два слоя рубероид.
Если ширина стропил небольшая, со временем они могут обвиснуть. Чтобы этого не произошло, используют решетку, состоящую из стойки, ригеля и подкосов. В верхней части конструкции укладывают прогон, который соединяет стропила или фермы. Это делают независимо от вида кровли. Впоследствии на этом прогоне делают конек кровли. В местах, где нет несущих стен, пятки стропил упирают в боковые прогоны – продольные балки значительной мощности. Размеры данных деталей зависят от ожидаемой нагрузки.
При строительстве частных домов используют стропила из бревен – они более легкие. Для создания крыш на многоэтажных жилых объектах и промышленных зданиях применяют металлические стропила.
Установка стропильных систем
Углы наклонов скатов выбираются исходя из типа здания и назначения чердачного пространства. На величину наклона также оказывает влияние материал, выбранный для создания кровельного покрытия.
Если будет укладываться рулонная продукция, угол наклона должен составлять 8-18 градусов. Для черепицы необходимый угол равен 30-60 градусов, для кровельной стали или листов асбоцемента – 14-60 градусов.
Установку системы стропил начинают после возведения несущих стен дома (подробнее: " "). Конструкция стропил деревянного рубленого дома значительно отличается от систем для домов из пеногазобетона, кирпича, каркасных деревянных или панельных домов. Различия существенны и при одинаковой форме, типе и виде крыши. Что касается того, чем обработать стропильную систему, то необходимо использовать антисептические и противопожарные средства, чтобы крыша прослужила длительное время.
Главные элементы несущей конструкции – и обрешетка. Кровля является наружной частью крыши, которую укладывают на несущую конструкцию, состоящую из обрешетки и стропил.
Для производства стропил берут материал определенного размера. Так, толщина стропил (сечение) чаще всего составляет 150х50 и 200х50 миллиметров. Для обрешетки обычно берут брусья и доски размером 50х50 и 150х25 миллиметров. Расстояние между стропильными ногами в среднем составляет 90 сантиметров. Если уклон крыши больше 45 градусов, данный шаг увеличивают до 100-130 сантиметров, а если в регионе выпадает огромное количество снега, то уменьшают до 60-80 сантиметров.
Чтобы произвести более точные расчеты относительно промежутка между строительными ногами, нужно учитывать их сечение, шаг между опорами (подкосами, прогоном конька, стойками), тип кровельного материала.
Плавающая стропильная система крепится с помощью специальных кронштейнов, позволяющим стропилам «садиться» вместе с усадкой фронтонов и не висеть над коньковым бревном.
В горных районах пользуется популярностью стропильная система шале (детальнее: " "). Особенностью данной конструкции является значительный выступ крыши за пределы несущих стен. Иногда такой выступ достигает двух-трех метров, а угол ската кровли небольшой. На такой крыше не задерживается снег, поэтому она служит долго. Но лучшим вариантом является выступ крыши на 1-1,5 метра (прочтите также: "Характеристики и конструкция крыш: стропильные системы ").
Монтаж стропильной системы необходимо произвести, точно соблюдая все требования. Если нет опыта в строительстве, лучше поручить возведение крыши специалистам, поскольку это нелегкое занятие, и малейшие ошибки могут привести к ее обрушению.
Для того чтобы произвести расчет стропильной системы крыши человек, не знакомый со всеми нюансами сложных проектных вычислений согласно СНИП и другим нормам, может воспользоваться нашими строительными калькуляторами крыш .
В качестве исходных параметров необходимо ввести данные некоторых элементов стропильной системы:
- указать шаг стропил (расстояние между ними - шагом регулируют нагрузку на систему стропил),
- размеры стропил - так называемое сечение = толщина x ширину доски или бруса
Тут стоит сказать, что доска - более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает нагрузки, и что немаловажно - стоит в разы бюджетнее.
В двух таблицах ниже мы собрали часто применяемые в строительстве размеры стропильных ног и обрешетки в разбивке по видам кровельного покрытия. Минимальный угол наклона кровли также приведен оптимальный в зависимости от его типа, кое-где угол указан минимальный, но все -согласно СНИП.
Основные наиболее часто используемые параметры элементов стропильной системы - шаг и сечение стропил, угол наклона крыши в зависимости от типа кровельного материала:
Тип кровли | Оптимальный уклон кровли, градусов | Шаг стропил, | Сечение стропил, |
Профнастил | (оптимум - 20-30) | доска 5 x 15 |
|
доска 5 x 20 |
|||
Цементно-песчаная черепица | ≤ 75; ≤ 90; ≤ 110 | доска 5 x 15 |
|
доска 5 x 15; 6 x 18 |
|||
мягкая кровля (рулонная; битумная черепица) | доска 5 x 15 |
||
Металлочерепица | доска 5 x 15; 5 x 20 (для утеплителя) |
||
доска 5 x 15; 5 x 15 |
|||
асбестоцементные листы обыкновенного профиля |
|||
асбестоцементные листы унифицированного профиля |
Произвести расчет стропил двускатной крыши в автоматическом режиме вам поможет калькулятор стропил на нашем сайте.
Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и по материалу кровли:
| Тип кровли | Кров. материал Длина x ширина x толщина, мм | Уклон кровли, градусов | Шаг обрешетки, см | Сечение обрешетки, см | Контр-обрешетка, см (шаг = шагу стропил) | Нахлест кров. листов, см |
| Профнастил: | Min 12 (оптимум - 20-30) | соответственно углу уклона | доска 3 x 10 | ширина бруса чуть меньше стропил при толщине 2,5 - 4 | горизонт. нахлест:
угол кровли меньше 15° - 20 см;
15-30° - 15 -20; от 30° - 10 -15 |
|
| НС-20 | толщ 0,55 | 30; 45 | 40; 60 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 50; 70 | ||||
| НС-35 | 0,55 | 30; 45 | 100; 100 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 120; 130 | ||||
| С-44 | 0,55 | 30; 45 | 90; 150 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 110; 140 | ||||
| Цементно-песчаная черепица и керамическая черепица | от производи-теля и типа | 22 - 30 | 31,2 - 33,5 | брус от шага стропил: 3 x 5; 4 x 5; 4 x 6 или 5 x 5 | от 3 x 5 | 8,5 - 10,8 |
| 30 - 90 | 32,1 - 34,5 | доска 5 x 15; 6 x 18 | 7,5 - 10,8 | |||
| мягкая кровля (рулонная; битумная черепица) | от производи-теля | от 7 | 1. рулонная - на сплошной обрешетке 3 - 5 мм зазор; 2. мягкая черепица - 30 см шаг досок обрешетки под ОСБ | 1.сплошная 2.обрешетка из доски 2.5 x 10-15 + ОСБ 9мм | от 3 x 5 | для рулонных - 15-30; для мягкой черепицы - от 15 |
| Металло- черепица | оптим. 4500 x 1160 - 1190 x 0,5 высота профиля 1.8 - 2.5 см шаг волны 35-40 см | от 20 | 80 - 100 (от волны) | доска 5 x 20; брус 4 x 6 | от 3 x 5 | в зависимости от марки 6 - 9 |
| Шифер | 3600 х 1500 х
8-10
3000 х 1500 х 8-10
2500 х 1200 х 6-8-10 | 14 - 60; оптим. 25-45 | лист должен опираться на 2 бруса обрешетки | от 3 x 5 | от 12 до 30 | |
| асбестоце-ментные листы обыкновен. профиля | 50 - 54 | доска 5-6 x 10;брус от 5 x 5 | должна перекрывать волну | |||
| асбестоце-ментные листы унифиц. профиля | 60 - 75 | доска 5-6 x 10; брус от 7,5 x 7,5 | ||||
| битумный волнистый лист (еврошифер) - на примере ондулин | 2000 x 950 x 3 высота волны 36 | 5 - 10 | 5 | сплошная (зазор до 5 см) | от 3 x 5 | 3; боковой - 2 волны |
| 10 - 15 | 45 | 2; боковой - 1 волна | ||||
| от 15 | 60 | доска 5 x 20; брус 4 x 5; 5 x 5 | 1,7; боковой - 1 волна | |||
Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.
Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.
Если у вас не сложная архетиктурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.
На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:
Пролёт (м) | ||||||||||
Шаг установки (м) |
||||||||||
Еще раз повторим, что в упрощенном формате просчитать способность кровельной системы выдержать нагрузки способен каждый.
Онлайн калькуляторы крыши помогут вам рассчитать количество лесоматериала, кровельных и подкровельных материалов для постройки крыши и стропильной системы а также параметры крыши, обрешетки и стропильных ног.
Таким образом, вы сможете примерно прикинуть сколько строительных материалов нужно закупить, каким образом и в каком количестве будут располагаться обрешетка и стропила.
