Рассчитываем расстояние между стропилами. Расстояние между деревянными стропилами под металлочерепицу Максимальный и минимальный шаг стропильных ног

В строительстве дома важно, чтобы каркас крыши и ее стропильная конструкция были надежными. Для этого необходимо знать оптимальные размеры промежутка между стропилами. Как правильно провести расчеты для стропильной системы двухскатной крыши с учетом различных кровельных материалов, расскажут наши специалисты в данной статье.

Как правильно рассчитывать расстояние между стропилами (для двухскатной крыши)

Расстояние под различные кровельные материалы

Специалисты советуют: определяя шаг между стропильными опорами, учитывайте кровельный материал, из которого будет создаваться кровля двухскатной крыши. Рассмотрим наиболее распространенные варианты покрытий кровли, подходящих для частных жилых домов.

1. Профнастил – для этого кровельного материала нужное нам расстояние цифровому показателю от 60 до 90 сантиметров (при увеличении шага хотя бы до одного метра, придется устанавливать дополнительные поперечные доски с большим сечением – 5 × 10 см). При этом под профнастил понадобится произвести монтаж обрешетки, которая обеспечит возможность крепления обязательных вертикальных составляющих – дымохода, вентиляционной системы.
2. Керамическая черепица – кровля из такого материала имеет достаточно тяжелый вес, поэтому и нагрузка на стропильную систему будет выше, чем при покрытии кровли профнастилом. Соответственно, и расстояние, которое мы рассчитываем, будет другим: от 80 сантиметров до 1 метра 30 сантиметров. Но в этом варианте еще и учитывается крутизна уклона кровли (если угол наклона 15 градусов, то промежуток будет минимальным – 80 см, при 75 градусах – 130 см).
3. Металлочерепица – данный кровельный материал легче предыдущего и продается сразу в листовом виде, поэтому снижается толщина составляющих стропильной системы, а, следовательно, снижается и расстояние между элементами в ней. Для стропильного материала с сечением 15 × 5 сантиметров промежуток должен подбираться от 60 сантиметров до 95 сантиметров. Такое расстояние позволит качественно утеплить чердачное помещение (для этого необходимо материал утеплителя разместить прямо между стропилами). Особенность монтажа стропильной конструкции под металлочерепицу заключается в том, что опоры устанавливаются сверху на коньковый прогон (обычно их монтаж производиться на коньковый брус сбоку). Но в этом случае не стоит забывать и о вентиляционных отверстиях около верхней кровли.
4. Ондулин – этот материал называют «еврошифером», и он прекрасно подходит для кровли частных жилых домов. Для стропильной конструкции под ондулин используют стропила из досок 5 × 20 сантиметров, что обеспечивает некоторый запас прочности (при этом учитываются и стропильные прогоны). Расстояние между такими стропильными досками стандартное – от 60 до 90 сантиметров, а деревянный брус для обрешетки должен быть сечением 4 × 5 см, с межосевым шагом в 60 см.
5. Шифер – это один из самых распространенных в нашей стране кровельных материалов, под него стропила следует подбирать с сечением 5 × 10 / 5 × 150 сантиметров. Расстояние между ними будет немного в меньшем диапазоне – 60-80 см. Обрешетка из деревянного бруса имеет свой промежуток между элементами, который напрямую зависит от угла уклона ската кровли: при маленьком уклоне – от 45 см, при большем – от 60 см.

Таким образом, общие цифровые показатели для определения расстояния между стропилами (в зависимости от материала кровли) будут колебаться в следующих пределах: минимум составляет 60 см, а максимум – 130 см. Если вы сами не можете определиться с выбором такого цифрового показателя, то следует обратиться к квалифицированным специалистам за помощью.

Одним из важных этапов любого строительства является сооружение крыши здания, основой которого выступает установка стропильной системы. От того, насколько верно выбран шаг стропил, т. е. расстояние между ними, будут полностью зависеть равномерное распределение веса кровли на каркас, надежность крыши и длительность ее эксплуатации в целом. При любой незначительной ошибке расчета могут произойти повреждение и обрушение всей крыши.

Сбор требуемых расчетных величин для установления шага стропил

Стропильная система включает в себя следующие составляющие:

• фермы;
• коньковые и боковые прогоны;
• мауэрлат;
• диагональные элементы.

Фермы состоят из ригеля, основания, стропильных ног, связующих и крепежных элементов. Стропильные ноги представляют собой балки, расположенные вдоль скатов, нижние концы которых соединяются с мауэрлатом, а верхние – с прогонами.

Шаг стропил представляет собой точное расстояние между двумя стропильными ногами.

Чтобы получить точное указанное значение, нужно сначала узнать значения некоторых важных для этого величин.

Все расчеты по системе покрытия крыши правильно произвести еще на стадии проектирования дома. Такое ответственное дело можно провести самому либо доверить его специалистам. Чем точнее будут расчеты, тем прочнее будет основа для крыши.

Чтобы правильно произвести все требуемые расчеты, в том числе и величину шага стропил, нужно знать:

• постоянные и временные нагрузки;
• их размер;
• угол ската;
• вид кровельного покрытия;
• материал изготовления стропил;
• тип кровли.

Одним из показателей, который необходимо учитывать при расчете шага стропил, считаются постоянные и временные нагрузки. К ним относятся:

• вес кровельной и стропильной конструкции;
• вес внутренней отделки крыши;
• вес снегового покрова;
• вес человека, проводящего обслуживание крыши.

Надо отметить, что эти данные берутся в специальных таблицах, разработанных учеными, в зависимости от климатических зон, по различным территориальным регионам.

Угол ската можно определить, зная длину стены дома и высоту кровли. Чем круче крыша, тем устанавливается больше, так как нагрузка на таких крышах будет передаваться в основном на несущие стены. Произведя дальнейшие расчеты, легко высчитывается длина стропил. Чаще всего они имеют стандартные величины: 4 и 6 м.

Для изготовления кровельной системы хорошо подойдет древесина хвойных пород деревьев. Пиломатериал должен быть качественным, без сучков, гнили. Перед работой все деревянные элементы нужно обработать антисептическими специальными составами.

Шаг стропил будет зависеть и от типа кровли, т. е. от функциональных особенностей и ее формы. Величина простой и сложной крыши будет различной.

То, как будет влиять вид кровельного покрытия на шаг стропил, следует рассмотреть более подробно.

Общая технология расчета расстояния между стропилами

Сделав все необходимые измерения, можно произвести конструктивный расчет шага стропил. Исходя из практики, данный показатель находится в пределах от 0,6 до 1,0 м.

Чтобы самостоятельно правильно выполнить данный расчет, необходимо придерживаться следующей технологии:

1. Берется общая длина кровельного ската.
2. Подбирается оптимальный шаг стропильной фермы.
3. Длину ската необходимо разделить на шаг стропил.
4. К полученной величине прибавляется единица.
5. Для получения целого числа производится округление результата в большую сторону.
6. Таким вычислением находится количество стропильных ферм (стропильных ног), расположенных на одном скате крыши.
7. Теперь вся длина кровельного ската делится на полученную величину, показывающую количество ферм. Тем самым определяется шаг стропил.

Следует отметить, что данный расчет производится по центру будущих стропил. Однако вычисления нельзя считать точными и постоянными. В каждом случае строительства кровли дома учитываются и угол уклона крыши, и особенности выбранного кровельного материала, и другие показатели. В связи с этим нужно рассмотреть особенности выбора шага стропил для самых распространенных кровельных материалов: металлической и керамической черепицы, профнастила, шифера и ондулина.

Особенности при выборе расстояния между стропилами для металлической и керамической черепицы

Металлическая черепица в качестве кровельного покрытия чрезвычайно распространена как при городском, так и загородном строительстве. Сама конструкция стропильной системы крыши при использовании металлочерепицы будет мало отличаться от общей схемы. Однако в связи с тем, что данный строительный материал имеет небольшой вес, стропила и другие элементы системы могут браться меньшего сечения, т. е. с меньшим запасом прочности. Расстояние между стропилами при использовании металлочерепицы составляет 60-95 см. Выполнение всех работ по монтажу кровли из металлочерепицы гораздо легче, чем из других кровельных материалов. Особенностью устройства обрешетки данного материала является то, что доска возле карниза должна быть толще остальных примерно на 1,5 см. Обычно сечение стропил из металлочерепицы составляет 50х150 мм.

Керамическая черепица представляет собой кровельный материал, имеющий значительный вес, который в 10 раз больше веса металлочерепицы. В связи с этим нужно более основательно подходить к расчету стропильной системы крыши. следует несколько увеличить – до 60х180 мм. Среднее расстояние между стропилами для покрытия из керамической черепицы устанавливается в диапазоне 0,8-1,3 м. Обязательно берется во внимание угол уклонов скатов: расстояние между стропилами делается больше, чем выше крыша.

Длина стропильных ног в данном случае будет оказывать сильное влияние на результат. Расстояние между стропилами уменьшается с увеличением их длины . При их большой длине могут возникнуть на прогиб повышенные нагрузки, которые можно значительно уменьшить, если дополнительно установить систему подкосов, подпирающих стоек и других элементов.

Особенности при выборе шага стропил для шифера, профнастила и ондулина

Самым распространенным кровельным материалом является шифер. Это связано с его низкой стоимостью, простотой монтажа, возможностью замены при повреждении отдельных элементов кровли.

Особенностями обрешетки под шифер является ее прореженный тип, состоящий из любого типа доски или бруса, но с обязательным их сечением не менее 30 мм. Это необходимо для правильного и качественного распределения веса шифера на обрешетку.

Оптимальным расстоянием между стропилами при сочетании нагрузки от веса листов шифера должно составлять 80 см. Стоит постоянно заботиться о запасе прочности стропильной системы, что может быть связано с различными непредвиденными обстоятельствами. В остальном ее установление под шиферную кровлю не отличается от других вариантов.

Теперь следует обратить внимание на некоторые особенности при установке стропильной системы для таких кровельных материалов, как профнастил и ондулин.

Вес у профнастила и ондулина значительно легче, чем у керамической черепицы или шифера, поэтому технология установки стропил для данных материалов практически ничем не отличается от установки металлочерепицы. Расстояние между стропилами для крыши из профнастила составляет 60-90 см, а из ондулина – 60-100 см.

При необходимости увеличения расстояния между стропильными ногами нужно укрепить конструкцию системы поперечными элементами обрешетки.

Устройство обрешетки для профнастила очень похоже с устройством обрешетки из металлической черепицы. Важно помнить, что и в данном случае последняя доска должна иметь несколько большую толщину, чем все остальные.

Особенностью установки обрешетки для ондулина следует считать необходимость сплошного ее типа для качественного сопротивления различным нагрузкам. В некоторых случаях можно использовать и обрешетку прореженного типа, но тогда шаг между стропилами должен составлять не более 30 см.

Таким образом, умея произвести все необходимые замеры, зная основы установки стропильной системы для основных материалов для кровли (черепицы, профнастила, шифера и ондулина), можно верно рассчитать расстояние между стропилами.

О важности крыши для любого строения спорить бессмысленно. Недаром за всю историю человечества было изобретено более десятка различных видов кровель от простых до достаточно сложных в проектировании и строительстве. Важным элементом при планировании возведения крыши является шаг между стропилами – прочными брусками, являющимися основой конструкции. Об этом и пойдет речь в данной статье.

Расстояние между основой кровельных скатов не является постоянной величиной и зависит от следующих составляющих:

• вида кровли;
• угла наклона ската;
• вида предполагаемого к установке кровельного материала;
• размеров сечения стропил.

Прежде чем приступать к процессу возведения верхней конструкции дома следует выполнить расчет, определив оптимальное, расстояние между стропилами.

Шаг стропил двускатной крыши

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

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

Стропильная система мансардной крыши

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

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

Стропила в односкатной крыше

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

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

Стропильная система вальмовой крыши

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

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

Зависимость шага стропил от кровельного материала

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

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

Кровля из профлиста

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

1. Высокая коррозионная стойкость;
2. Как следствие, продолжительный (более 15 лет) срок эксплуатации;
3. Легкий монтаж даже без необходимой квалификации;
4. Малая масса листа (вес 1 м 2 составляет 4-5 кг).

Так как данный кровельный материал не оказывает высокой нагрузки на стропильную систему, расстояние между элементами выбирается максимально возможным для того или иного угла наклона. Кроме этого профлист не требует высоких прочностных характеристик от обрешетки крыши. Все это вкупе позволяет минимизировать общую нагрузку на фундамент и стены.

Кровля из металлочерепицы

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

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

Стропильная система под ондулин

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

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

Шиферная кровля

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

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

Поликарбонат на крыше

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

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

Тематический материал:

Стропила под мягкую кровлю

Оригинальный узор можно получить благодаря использованию мягких кровельных материалов, стелящихся при помощи клеевого слоя. Устанавливаются которые на сплошную обрешетку из фанеры или ОСП. Шаг стропил должен позволять закрепить листы, поэтому его выбирают кратным ½ ширины. При условии стандартных размеров фанеры 1520х1520 мм, межосевое расстояние между стропилами будет равно: 1520:3=506 мм.

Шаг стропил под утеплитель

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

Схема расчета шага стропил

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

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

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

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

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

-> Расчёт стропильной системы

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.

Таблица 4. Номинальные размеры толщины и ширины, мм

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.

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.