Стропильная конструкция является основополагающим элементом скатной крыши. Неправильно высчитанное расстояние между стропилами, неверный учет нагрузки на возведенную систему балок, их неправильная установка, скорее всего, приведут к деформации и обрушению. Устойчивость стропильной системы зависит:
Очевидно, что главным условием надежности конструкции крыши является грамотно высчитанное расстояние между стропилами. Как определить эту величину для односкатной, двускатной, вальмовой крыши, разобраться можно.
Грамотный расчет конструкции, при которой шаг всех стропильных ног высчитывается по одинаковому принципу для любого типа крыши, базируется на таких показателях:
веса человека или людей, которые будут впоследствии заниматься ремонтом, обслуживанием самой крыши и объектов на ней находящихся.
Снег и ветер – величины для каждого региона разные, искать эти показатели нужно в справочной информации конкретной местности, региона.
Точное расстояние между стропильными ногами вычисляют с применением сложных математических формул, сопромата, однако многие умельцы справляются с этой задачей по-своему. После того как проведен расчет максимальной нагрузки, следует произвести такие действия:
После этого длину кровельного ската следует поделить на полученное значение (число стропильных ферм) – получится искомый шаг стропил.
Пример расчета. Скат имеет в длину 27м, выбранный шаг составляет 0,8м.
27:0,8=33,75
33,75+1= 34,75
округляем = 35, Цифра 35 означает, что нужно ставить 35 стропил.
Определяем расстояние между стропилами: 27: 35= 0,8. То есть нога устанавливается одна от другой на расстоянии 80 см.
Общепринятым стандартом является значение равное 1 метру, также оптимальным может быть шаг в восемьдесят, семьдесят, девяносто см. Очевидно, что порядок расчета нельзя назвать точным, потому, что не учтен тип кровельного материала.
Осуществляя расчет шага ноги стропил необходимо учитывать характеристики и размеры кровельного материала. Наиболее популярными можно считать такие виды кровли:
Данные виды кровли используют для монтажа крыш жилых домов, бань, хозяйственных построек. Для каждого типа кровли и формы крыши, односкатной, двухскатной или иной используется определенный промежуток между стропилами.
Профнастил современный долговечный материал, изготовленный из оцинкованного листа, сформированного в определенный профиль. Материал легкий, прочный. При его использовании расчет расстояния между рядом стоящими стропилами составляет 60-90 сантиметров. Большее расстояние возможно, только если есть скрепляющая стропила доска большого сечения. Обрешетка для профнастила делается из доски тридцатки, монтируется через 50 см друг от друга, если угол крыши 15°, профлист укладывают на обрешетку, устланную без промежутков.
Шаг стропил под профнастил не зависит от его марки. Так, С44 самый тяжелый материал крепят на обрешетку с пролетом 30 см, но шаг стропил при этом не меняется.
Расчет шага стропильных балок под керамочерепицу, материала большого веса, дорогостоящего, несколько отличается от прочих. Для материала вес, которого велик, используют только просушенные прочные балки сечением 50х150, 60х180 см. Оптимальные, принятые за стандарты расстояния между стропилами составляют от 80 до 120 см. Выбор интервала зависит от уклона и типа крыши. Расчет необходимо производить с учетом длины стропильной балки. Для самого длинного стропила требуется минимальный шаг и наоборот малая длина стропила позволяет использовать шаг максимальной ширины.
Металлочерепицу можно смело назвать лидером среди всех кровельных материалов. Ее используют для сложных, вальмовых, щипцовых, шатровых, односкатных крыш. Монтаж ее намного проще керамической черепицы. Металочерепицу можно положить на старую крышу, заменить керамочерепицу, шифер, используя при этом старый шаг. Металлочерепица вести меньше в 10 раз, поэтому используют балки меньшего сечения 50х150, шаг между стропилами составляет от 60-90 см, стандартные величины. Особенно удобно утеплять такую крышу, включив в расчет ширину рулонного или листового утеплителя.
Этот вид мягкой кровли становится все более популярным, легкий, удобный в монтаже, прочный и долговечный. Листы ондулина крепятся в нахлесток на обрешетку 40х50 из досок хвойных пород деревьев (шаг 60 см).
Шаг стропильных ног при этом от 60 до 90 см. Балки нужны сечением 50х150 или 50х200.
Шифер широко используется для покрытия хозяйственных построек, бань, домов, гаражей. Поэтому, какое должно быть расстояние между стропилами при использовании этого кровельного материала знают многие. Использование именно этого материала создало систему шага стропил 60-80, обрешетки 50х50. Обрешетку делают из брусков 50х50 или тридцатой доски в зависимости от ската. Для пологой односкатной крыши используется шаг обрешетки 45 см, для двускатной – 65 см.
Каждый тип крыши имеет свою прочность. От того какой запас прочности следует закладывать при монтаже того или иного типа крыши зависит шаг стропильных балок.
Односкатные конструкции крыш, которые характерны для простых построек хозяйственного назначения, делают из брусьев, укрепленных на стены. Расстояние между стропилами крыши напрямую зависит от их длины. Важно также учитывать сечение используемого бруса исходя из того, что чем длиннее промежуток, тем больше нагрузка.
Двускатная система, к которой относятся щипцовая, шатровая, вальмовая и прочие конструкции всегда монтируют с теплоизоляцией. Стандартный шаг для подобных крыш равен 1- 1,2 метра. В каждом конкретном случае расчет выполняется с учетом, как уже говорилось веса кровельного материала и прочего, за основу берется СНиП 2.01.85, в котором рассматриваются все виды нагрузок и воздействий. Шаг вычисляется по обычной схеме, приведенной выше. Обязательно учитывается угол наклона. Угол в 45° позволяет использование всех видов кровли. При одинаковых скосах крыши вычисляют шаг одной стороны.
Придерживайтесь следующих советов:
Расстояние между стропилами двускатной крыши является одним из наиболее важных параметров при ее строительстве. Именно это расстояние влияет на прочность каркаса и стропильной системы, соответственно, от него зависит и прочность всей крыши. Чтобы его правильно определить, необходимо произвести достаточно сложные расчеты. При этом настоятельно рекомендуется обратиться в архитектурное ателье для их проведения. Неправильные расчеты и, как следствие, неверно выбранное расстояние между скатами может привести к серьезным негативным последствиям, таким как деформация опор стропильной системы, деформация и нарушение целостности кровельного покрытия, обрушение кровли. Поэтому в процессе проектирования двухскатной кровли крайне важно пользоваться максимально точными исходными данными, справочные величины должны браться строго в соответствии с конкретными условиями строительства, а расчет должен быть произведен по методике, которая указана ниже.
Расстояние между стропилами двускатной крыши является одним из наиболее важных параметров при ее строительстве.
Обычно строители называют интервал между стропилами их шагом. Почти всегда стропила разведены максимум на 1 м (у основания), при этом минимально допустимый интервал между ними обычно находится в пределах 0,5 м. Алгоритм вычисления необходимого количество опор для возведения прочной кровли следующий:
Столь простой расчет и позволит определить количество стропил, а также расстояния между опорами. Важно помнить, что полученные значения будут определять количество опор только одного из двух скатов. Когда подсчет закончен, то продольный размер ската делится на расчетное количество стропильных опор. Результатом этого и будет точное расстояние между опорами. Рассмотрим один пример: длина скатов двускатной крыши (не суммарная) равна 20 м. Изначально выбран шаг 0,75 м. Производим предварительный расчет: 20/0,75 = 26,7. К полученному значению прибавляем 1, получаем 27,7. Далее округляем к большему и в итоге имеем 28 шт. стропил. Именно столько «ног» будет у стропильной системы одного ската. Далее определяем точное расстояние между ними: 20/28= 0,72 м. По такой несложной методике можно определить минимальный интервал, на котором будут размещены стропила. Однако при этом важно учитывать и то, какой кровельный материал выбран.
Вернуться к оглавлению
Профнастил является хоть и нетяжелым, но при этом очень гибким материалом. Поэтому для него минимально допустимый шаг должен быть 0,5 м, а максимальный не должен превышать 0,9 м. При этом каркас стропильной системы должен выдерживать не только массу профлиста, но и обрешетки. Для профлиста обрешетку набивают из бруса или досок с минимальным размером 30х100, средний шаг монтажа обрешетки должен составлять 0,5 м (он зависит только от толщины листа). Доски обрешетки, которые выходят на карниз при набивке профнастила, должны быть толще основной обрешетки на 1,5-2 см. При этом важно не забыть про необходимость вентиляции конструкции.
Вернуться к оглавлению
Главной особенностью этого материала является то, что керамическая черепица очень тяжелая. Это логично, ведь сырьем служит обычная глина, которая имеет большую удельную массу. Если сравнивать металлочерепицу и керамику, то по массе они различаются более чем в 12 раз. Средневзвешенный показатель давления такого покрытия составляет 45-70 кг на каждый квадратный метр обрешетки.
Керамическая черепица очень тяжелая, ведь сырьем служит обычная глина, которая имеет большую удельную массу.
Каркас с опорами для такого материала должен быть изготовлен из отлично высушенного бруса, с примерно 15% влажности. Для монтажа следует применять брусья примерно 50х150 мм (рекомендовано 60х180 мм). Шаг опор под керамическое покрытие будет находиться в пределах 0,8-1,25 м. Большое влияние на это значение оказывает угол наклона скатов.
Например, если угол в 15°, интервал берут минимальный — 0,8 м. При наклоне ската около 45° — все 1,25 м. Для этого типа кровельного материала специалистами рассчитывается и длина стропил (при расчете интервала между опорами).
Так, если длина максимальна для конкретной кровли, то значение шага должно быть минимальным. Короткие стропила требуют максимально большого интервала между ними. Передвигаться по крыше при этом можно, только если стропильный шаг не более 0,8-0,9 м при уклоне в 45°.Не следует также забывать и о необходимости вентиляции такой конструкции.
Для этого обычно предусматриваются отверстия в утеплителе, диаметр которых находится в пределах 9-12 мм. Процесс возведения стропильной системы под металлочерепицу аналогичен процессу строительства стропил под другие типы покрытия.
Важно помнить, что помимо тщательного подсчета необходимого количества стропил следует рассчитать и шаг для обрешетки.
Он различается в зависимости от вида керамической черепицы. Например, длина плитки керамической черепицы составляет 0,4 м, при этом стык идет внахлест 0,5-0,9 м. В данном случае шаг обрешетки будет составлять 0,31-0,35 м. Важно помнить, что для каждого ската необходимо производить отдельный расчет, поскольку нельзя построить стропильную конструкцию абсолютно одинаковую (даже если она по проекту такая): ошибки и неточности в сборке может дать погрешность в 0,2 м.
Содержание статьи
При строительстве крыши в первую очередь выбирают тип стропильной системы. Это значит, что стропила должны быть висячими или наслонными либо вся стропильная система будет состоять из тех и других стропил, т. е. комбинированной. Рассчитать расстояние между стропилами не трудно, зная величину нагрузок, которые будут действовать на всю крышу.
Нагрузки бывают временные и постоянные. К постоянным нагрузкам относятся:
Временные нагрузки включают в себя: вес снегового покрова, вес человека при производстве кровельных работ и обслуживания кровли в период эксплуатации, ветровую нагрузку и вес возможных водных потоков в летнее время.
Расстояние между стропилами крыши рассчитывается также исходя из выбранного материала и сечения стропил. Все расчеты ведутся на стадии проектирования дома специалистами конструкторских организаций. Для этого они пользуются справочными документами и строительными нормами и правилами, регламентирующими тот или иной шаг стропил, шаг обрешетки и прочие расчетные величины.
При строительстве частного дома, редко кто заказывает проект, где на основании расчетов рекомендуется, какое расстояние между стропилами нужно выдерживать. Чаще всего застройщики полагаются на опыт мастеров и доверяют им самим вести все расчеты по месту. Однако, есть и такие кто желает сам сделать расчет стропильной системы и самостоятельно построить крышу.
В этом случае они должны в первую очередь определиться с видом крыши, выбрать какой будет чердак – отапливаемый жилой или холодный, так как от этих параметров напрямую зависит вид стропильной системы и расчет расстояния между стропилами
Расчет для односкатной крыши — самый простой. В стропильной системе не предусматривается стоек и раскосов — только сами стропила. Такая крыша обустраивается чаще всего на подсобных помещениях, гаражах, банях и т.д.
Шаг стропил односкатной крыши представлен в таблице ниже и зависит от сечения бруса:
Если застройщик желает самостоятельно делать расчет нагрузок на стропильную систему, ему будет полезно ознакомиться с такими документами, как СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» и «Изменения с СНиП 2.01.85», где заложены карты по климатическим районам России .
В качестве материала для возведения стропильной системы выбирают древесину хвойных пород, влажность которой — 20-22%. Доски, брусья и прочие виды пиломатериала должны быть ровными без свилеватости, гнили, сучков и синевы.
Все деревянные элементы следует обработать антисептиками и антипиренами для защиты дерева от гниения и возгорания. Используемый материал, длина стропильных ног и сечение бруса также влияет на расчеты (смотрим таблицу):
Шаг стропил не что иное, как расстояние между стропильными ногами. Как правило, для жилых частных домов этот показатель равен 0,6-1.0 м.
На величину шага стропил оказывает влияние значительное количество факторов. Расчет нужного количества стропильных ног производится следующим способом:
Например : длина кровельного ската равна 16 метров, а величина шага между стропилами — 0,6 метра. Следовательно, 16/0,6 + 1 = 27,66 = 28 метров (стропил необходимо для устройства ската)
Чем больше угол уклона, т. е. чем крыша круче, тем шаг стропил можно делать большим. Это объясняется тем, что нагрузка на крутых крышах распределяется не на всю плоскость крыши, а большей частью передается на несущие стены.
Керамическая черепица – материал, имеющий приличный вес. Поэтому для устройства кровли из черепицы следует рассчитывать сечение и длину стропил, учитывая, что один квадратный метр керамики весит почти в десять раз больше веса металлочерепицы.
Чем выше крыша, тем шаг стропил можно делать шире. Например, при угле уклона 15 градусов шаг будет равняться 80см, а если угол ската повысится до 75 градусов, расстояние между стропильными ногами увеличится до 1,3м.
Еще одно обстоятельство влияет на величину шага стропил – это длина стропильных ног. Чем они длиннее, тем шаг их уменьшается. Это объясняется тем, что при максимальной длине стропил создаются повышенные нагрузки на прогиб. Их можно уменьшить, если устроить систему подпирающих стоек, подкосов и прочих элементов стропильной системы, которые принимают на себя часть нагрузок от стропил.
Стропильная система под металлочерепицу мало чем отличается от прочих стропильных конструкций. Но ввиду того, что она имеет вес в несколько раз меньший, чем керамическая черепица, стропила и все прочие элементы конструкции крыши могут выполняться с меньшим запасом прочности, т. е. меньшего сечения. Разница в весе черепицы из глины и металлической составляет около 35 кг на 1 м кВ.
Шаг стропил под металлочерепицу, как правило, делают 0,6-0,9м. Металлочерепица широко используется для покрытия загородных домов, в которых часто предусматриваются мансардные помещения, поэтому кровлю делают утепленной. Шаг стропил в таких конструкциях подгоняют под размеры утеплителя, который вставляется между стропильными ногами.
Расстояние между стропилами – один из ключевых параметров, влияющих на прочность конструкции. Грамотный расчет шага установки стропил позволяет возвести кровлю, устойчивую к высоким эксплуатационным нагрузкам.
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 :
Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся :
Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы :
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.
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.
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 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.
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 (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.
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 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.
Двухскатная крыша – одна из самых распространенных и универсальных конструкций кровли строений различного назначения. Их можно делать как холодными для нежилых чердачных помещений, так и утепленными для мансардных комнат.
Важно. Дом имеет два главных архитектурных элемента, играющих решающую роль в долговечности и безопасности эксплуатации: фундамент и крыша. Во время их проектирования нужно в точности выполнять все требования строительных норм и правил.
Проектированием и строительством стропильной системы могут заниматься только профессионалы. Они должны иметь глубокие теоретические знания и большой практический опыт выполнения подобных работ, только практика позволяет принимать оптимальные решения по ходу строительства.
Каждый дом имеет свои индивидуальные особенности, каждая партия пиломатериалов отличается по прочности, каждый несущий узел может изготавливаться и фиксироваться различными способами. Все это влияет на устойчивость стропильной системы, повышает или уменьшает сметную стоимость крыши и т. д. Нужно добиваться такого варианта, чтобы стропильная система была максимально простой в строительстве и при этом одновременно надежной и дешевой.
Есть очень много различных мнений неопытных застройщиков о том, как выбирать расстояние между стропилами. Некоторые на полном серьезе дают советы по выбору этого параметра для каждого вида кровельного материала: натуральной или искусственной штучной черепицы, металлочерепицы и профнастила, мягких битумных или шиферных покрытий На самом деле все это не так, архитекторы никогда не ставят в исходных данных во время расчета шага стропильной системы тип кровли.
Физические свойства кровельных материалов, совместно и иными факторами, оказывают влияние не на расстояние между стропилинами, а на их размеры и дополнительные конструктивные элементы стропильной системы для повышения устойчивости конструкции, среди которых:
В конструкции крыши деревянного дома множество различных элементов, каждый из которых выполняет свою функцию и фиксируется определенным образом. Чтобы узнать подробно, из каких элементов состоит крыша деревянного дома, . Вы найдете не только описание элементов, но и лучшие практические советы!
Перед началом расчетов инженеры имеют исходные данные (техническое задание) по всей системе, с учетом этих величин рассчитываются остальные параметры. В числе исходных данных есть и шаг стропилин, он известен до начала проектирования и не изменяется в окончательном проекте. Что именно влияет на этот параметр?
| Факторы, влияющие на расстояние между стропилами | Краткое описание |
|---|---|
| Этот фактор оказывает влияние только в том случае, если планируется делать крышу утепленной. В техническом задании на проектирование должен указываться тип и размеры используемых утеплителей, а они бывают разными. К примеру, стандартная ширина пенопласта и прессованной минеральной ваты составляет 60 см. Для того чтобы исключить образование мостиков холода, облегчить и ускорить процесс установки утеплителя и минимизировать количество непродуктивных отходов пролет между стропилинами должен быть в пределах 56–58 см. Рулонная минеральная вата может иметь ширину от 120 см до 100 см. Соответственно, для их монтажа требуется иной шаг стропильных ног. |
| Чем больше расстояние, тем больше нагрузку воспринимает каждая стропильная нога. Это влияет на ее размеры и общее количество пиломатериалов для крыши. В настоящее время дерево относится к очень дорогой категории стройматериалов, нужно добиваться уменьшения расхода. Делается это как за счет использования дополнительных упоров стропильной системы для оптимального распределения нагрузки, так и за счет регулировки количества стропильных ног, что позволяет уменьшать сечение элементов крыши и экономить дорогие доски. |
| Каждый дом имеет свои архитектурные особенности. Имеется в виду расположение и количество дымоходов и вентиляционных выходов, планировка чердачных помещений, материалы изготовления несущих стен, наличие деревянного мауэрлата или бетонного армирующего пояса. Стропилины не могут располагаться над дымоходами и вентиляционными трубами, мешать установке мансардных окон и т. д. Такие нюансы обязательно продумываются во время проектирования строения, они также оказывают влияние на расстояние между стропилами. |
Важно. Шаг стропильных ног измеряется между осями, при выборе окончательного параметра нужно принимать во внимание толщину досок. Для монтажа утеплителя важное значение имеет расстояние между боковыми плоскостями, а не осями стропилин.
На этом вопросе необходимо подробно остановиться, довольно много застройщиков не до конца понимают проблему. Для ответа нужно знать принципиальные отличия материалов и их влияние на расстояние и расчет стропил. Подчеркнем, что имеются в виду не эксплуатационные характеристики кровельных покрытий или их дизайнерский вид, а именно конструкционные и физические различия.
Все эти материалы имеют принципиально разные методы фиксации к стропильной системе. Но никакого влияния на шаг стропилин они не оказывают.
Черепица
Как уже выше упоминалось, расстояние между стропилинами задается на начальном этапе и зависит от характеристик утеплителей. Они влияют еще на один их важный параметр – ширину досок.
Она должна учитывать минимальную толщину утеплительного слоя с учетом климатической зоны расположения здания. Если в холодных регионах утеплитель должен иметь толщину 20 см и более, то для более теплого климата достаточно 10 см утеплителя. Соответственно, ширина доски для стропилин от 20 см до 10 см.
Практический совет. Всегда нужно учитывать стоимость пиломатериалов. Есть варианты, когда намного выгоднее для стропильных ног использовать доски шириной 10 см, а глубину ниши под утеплитель увеличивать за счет наращивания обыкновенными тонкими низкокачественными. Но во всех случаях главный критерий размеров – возможность держать максимальные расчетные нагрузки.
Расчет стропилин выполняется в несколько этапов.
На скат кровли действуют несколько видов нагрузок, они имеют различное значение и свои особенности влияния на прочность системы.
Что касается легких металлических листов, это необязательно.
Дело в том, что крыша относится к особо важному конструктивному элементу здания, а они имеют запас прочности не менее 140%. Это значит, что конструкция может выдерживать нагрузки почти в полтора раза больше от расчетных. Максимальные нагрузки на крышу создает снег и ветер. Значения этих усилий измеряются сотнями килограммов, а масса металлических листов всего несколько килограмм на квадратный метр. Коэффициент запаса прочности полностью перекрывает возможное увеличение усилий.
Максимальные постоянные и временные нагрузки суммируются и увеличиваются примерно на 40% для создания запаса прочности всех несущих элементов. Коэффициент запаса можно учитывать и по другой методике. После выполнения всех инженерных расчетов определяются линейные параметры стропилин, в окончательном варианте они умножаются на коэффициент 1,4, результаты используются во время создания рабочих чертежей стропильной системы. Каким способом пользоваться не имеет значения, главное соблюдать точность математических расчетов, а выполнить их может лишь специалист со специальным техническим образованием.
Методика прописана в СНиПе 2.01.07-85, в него внесены изменения некоторых формул, принятые в 2008 году. Перед тем как принимать во внимание расстояние между стропилинами, следует узнать все нагрузки, действующие на них.
Снегозадержатель
Инженеры пользуются формулой
Формула 1. Определение снеговой нагрузки
Мы уже упоминали, что нормативная нагрузка может значительно отличаться от фактической, в связи с этим рекомендуется применять более современные данные. Что касается угла наклона крыши α, то этот параметр задается в исходных технических условиях на проектирование стропильной системы. Коэффициент µ определяется по формуле
Формула 2. Определение µ
Одна составляющая нескольких усилий на стропила определена, теперь следует переходить к остальным видам нагрузок.
Важно. Обратите внимание, что снеговые нагрузки в зависимости от климатического региона колеблются в пределах 120–180 кг/м2. Теперь должно быть понятным, почему вес легких кровель можно игнорировать, их усилия примерно 5–7 кг/м2, это в пределах математической ошибки. Кроме того, применяется коэффициент запаса прочности. 40% от 180 кг составляет 72 кг, эта величина намного больше массы металлических кровель и уже учтена во время расчетов стропилин на прочность.
Эти усилия могут достигать существенных величин и обязательно принимаются во внимание при расчете параметров стропильных ног. При этом различаются два вида ветровых нагрузок. При наклоне скатов более 30° ветер пытается их опрокинуть, с большим усилием давит на подветренную сторону крыши. Если уклон небольшой, то из-за разностей скорости движения воздушных потоков появляется подъемная сила, отрывающая кровлю от мауэрлата. Ветровые нагрузки определяются по формуле
Коэффициент ветрового давления по высоте включает несколько факторов. Все они имеют сложную методику расчетов, которые выполняются грамотными инженерами-термодинамиками.
Для облегчения расчетов в нормативных документах есть готовая таблица, конкретный коэффициент выбирается в зависимости от:
Аэродинамический коэффициент может быть больше единицы или меньше единицы. В первом случае ветровая нагрузка увеличивается, во втором немного уменьшается. Для большинства зданий делаются упрощенные расчеты по ветровым нагрузкам, принимается, что коэффициент равен 0,8.
С учетом особенностей обрешетки и материалов изготовления стропильных ног их общая масса может увеличивать значения нагрузок на систему в пределах 30–50 кг/м2. Как уже упоминалось, этот параметр можно игнорировать. Большой коэффициент запаса делает крыши универсальными, их можно покрывать любыми видами кровельных материалов.
Расстояние между ними имеется в техническом задании на проектирование, является стабильной величиной и прописано в техническом задании на проектирование. Далее следует узнать линейные размеры стропилин, чтобы они выдерживали максимально возможные во время эксплуатации усилия. Распределенная нагрузка на погонный метр ноги определяется по формуле
У нас имеются все исходные данные для расчета распределенной нагрузки.
Теперь можно переходить к подбору оптимального сечения стропильной ноги. При этом следует руководствоваться таблицей ГОСТа 24454-80, в которой указаны стандартные размеры пиломатериалов (толщина и ширина).
Номинальные размеры толщины и ширины обрезных пиломатериалов с параллельными кромками и толщины необрезных и обрезных пиломатериалов с непараллельными кромками
Обязательно следует ознакомиться с таблицей, это нужно для понимания методики выбора досок. К примеру, при толщине 16 мм максимальная ширина доски 150 мм, а при толщине 75 мм максимальная ширина увеличивается до 275 мм.
Нужно задать ширину сечения доски и с учетом этого параметра рассчитать высоту. Используется формула
Она подходит для случаев, когда уклон крыши α < 30°.
Если угол наклона ската α > 30°, то нужно пользоваться формулой
Зависят от качества пиломатериалов и сорта древесины, берутся из таблиц государственных стандартов. Качество пиломатериала играет решающую роль в показателях сопротивления пиломатериалов на изгиб.
К примеру, если для первого сорта сосны Rизг = 140 кг/см2, то для третьего сорта этот параметр уменьшается до 85 кг/см2. Нормативы жестко регламентируют радиус изгиба крыши, если он слишком маленький, то велики риски образования протечек из-за нарушения целостности кровельных покрытий. Для всех элементов крыши величина прогиба не может превышать L (длина рабочего участка)/200.
В СНиПе есть формула проверки условия, при котором прогиб не превышает установленные нормы
Если сумма превышает единицу, то необходимо увеличивать толщину или ширину стропильной ноги.
Известно количество стропилин, эта величина всегда определяется с учетом необходимого расстояния между ними. В нашем случае шаг 80 см, угол наклона ската 35°, длина рабочего участка 280 см. Стропильная система изготавливается из сосны, радиус изгиба этого материала первого сорта 140 кг/см2. В качестве кровельного материала будет использоваться штучная цементно-песчаная черепица. Это очень тяжелый материал, его вес рекомендуется принимать во внимание. Масса квадратного метра черепицы достигает 50 кг. Теперь все исходные данные известны, можно приступать к расчетам.
С учетом климатической зоны суммарная ветровая и снеговая нагрузка равняется 253 кг/м2, к ним следует прибавить вес черепицы, итого получается 303 кг/м2. Распределенная нагрузка на стропилину вычисляется по формуле и в нашем случае составляет 242 кг/м2. Планируется стропилины делать толщиной 5 см, нужно найти их ширину.
Применяем формулу
Используется именно эта формула из-за того, что угол наклона ската более тридцати градусов. Теперь осталось проверить, не будет ли превышен максимально допустимый радиус прогиба стропилины. Если значение менее единицы – все в норме. Если оно более единицы, то необходимо увеличивать линейные размеры досок.
Такая необходимость возникает очень редко и в основном касается нежилых помещений. К примеру, застройщик уже имеет доски для изготовления стропильной системы, ему необходимо знать, на каком расстоянии фиксировать стропила, чтобы крыша выдерживала расчетные нагрузки. То есть, нужно делать обратный расчет. Если в стандартной ситуации расстояние известно и с учетом этих параметров подбираются размеры досок, то во втором случае все наоборот. Известны размеры стропильных досок, нужно определить шаг стропилин. Делается это в таком порядке.
Зная общую нагрузку на крышу и максимальную нагрузку на одну стропилину простым арифметическим действием определяем количество стропильных ног. Разумеется, все округления делаются в большую сторону, излишек запаса прочности стропильной системе никогда не повредит. Последний этап – длина ската крыши делится на минимальное количество стропилин и получается расстояние между ними. Округления нужно делать в сторону уменьшения шага.
