Расстояние между стропилами: правильный расчет. Расчет шага и расстояния между стропилами Крыша двухскатная какой делать шаг для мальчиков
Крыша является одним из главных элементов дома, поэтому стоит уделить особое внимание правильному расчету каркаса крыши. Который будет выполнять функции скелета в вашем доме. Неправильный расчет всех нагрузок может привести к плачевным результатам в виде деформации кровли с последующим ее обрушением.
Прежде чем приступить к монтажу кровельного покрытия необходимо произвести расчет стропильной системы, который будет зависеть от используемого материала, конструкции, климатических условий.
На что стоит обратить внимание перед проведением расчета
Перед началом строительства крыши необходимо выбрать тип стропильной системы. После чего произвести расчет всех нагрузок, которые будут приходиться на кровлю. К основным нагрузкам относят – вес каркаса, материала кровли, утеплителя, потолка, а также учитываются временные нагрузки, среди которых выделяют – вес снегового покрова, возможные порывы ветра, вес человека при проведении монтажа и эксплуатации крыши.
Расстояние между стропилами рассчитывают исходя из выбранного вида стропил и материала которым будет покрываться кровля.
Виды стропил
При строительстве крыш различной конструкции используют висячие или наслонные стропила. Наслонные – используются при установке одно- или двухскатных крыш. Они имеют две точки опоры – несущие стены или несущая стена и коньковый брус. Висячие стропила используют, когда необходимо перекрыть большие пролеты или создается ломанная крыша. В этом случае стропила опираются одним концом на стену, а вторым на встречную стропилу. Качество материала из которого изготовляется каркас, будет непосредственно влиять на надежность всей кровли.
Материал для стропил
В настоящее время используют дерево и металл. Деревянный брус или бревно используют в строительстве жилых домов, гаражей и прочих постройках. Железобетонные или металлические стропила используют при строительстве промышленных объектов, торговых центров, где необходимы широкие пролеты.
Методика расчета
Расстояние между стропильными ногами называют шагом стропил. Он не должен превышать одного метра, а минимальное значение – 60 см. Прежде чем произвести расчет необходимо измерить величину ската крыши. После чего полученное значение делим на ориентировочную величину шага меду стропилами. К результату прибавляют единицу и производят округление до целого числа в большую сторону. Так мы узнаем число стропил, которое нам понадобиться. Для того чтобы узнать точную величину расстояния между стропилами, для этого нам надо поделить длину скоса крыши на число стропильных ног.
Для большей наглядности, рассмотрим пример расчета:
длина скоса кровли – 28,5 м
шаг между стропилами выбираем равный 80 см
к полученному числу прибавляем единицу: 35,625+1 = 36,625
в результате получаем, что нам необходимо 37 стропильных ног
точная величина шага стропил будет равна: 28,5/37 = 0,77 м
Это общая методика расчета, которая требует корректировки в зависимости от кровельного материала.
Зависимость шага стропил от материала кровли
Самыми распространенными кровельными материалами являются шифер, металлочерепица, профнастил, ондулин, мягкая кровля.
Стропильная конструкция для крыш из шифера
Шифер имеет широкое применение как кровельный материал, благодаря своей невысокой стоимости, устойчивости к перепадам температур. Из-за тяжести материала, необходимо устанавливать мощную стропильную систему. Расстояние между стропилами в этом случае будет зависеть от сечения бруса. Оптимальным значением является расстояние в 80 см, которое позволит не только выдержать повышенный вес, но и значительные снежные, ветровые нагрузки. Обрешетку в этом случае выполняют доской шириной не менее 3 см. В зависимости от вида шифера, обрешетку выполняют сплошной для гладких листов или разреженной для волновых.
Важно: шифер должен иметь не менее трех точек опор по краям и центру.
Шаг между стропилами для металлочерепицы
Все большее распространение среди кровельных материалов приобретает металлочерепица. Которая характеризуется простым процессом монтажа, а также поможет создать вашему дому свой уникальный вид. Листы металлочерепицы имеют малый вес, которые позволяют увеличить расстояние между стропилами от 600 до 950 мм, при сечении бруса 150х50 мм. Обрешетка в этом случае будет зависеть от шага волны листа. Так для волны в 350 мм возможно расстояние между досками в 30-40 см.
Важно: на свесах карнизов, ребрах скосов шаг обрешетки делается минимальным для большей надежности кровли.
Шаг стропил под профнастил
Профнастил – это оцинкованный лист стали, покрытый специальным покрытием, защищающим его от вредного воздействия окружающей среды. Большой выбор цветового решения, ширины гофры, позволит создать надежную и эстетически привлекательную крышу. Шаг стропил под профнастил будет напрямую зависеть от характеристики применяемого вида профиля, угла наклона кровли, ее конфигурации. Так же следует учитывать тот факт, что обрешетка под профлист крепится перпендикулярно. Стропильную систему изготавливают из брусьев сечением 50-75 мм либо из доски толщиной 20-50 мм и шириной – не более 15 см. Обрешетка может быть – сплошной с зазором между досками не более 10 мм, с обычным шагом – 20-40 см, и разреженная – расстояние между досками 50-75 см. Шаг стропил под профнастил рассчитывается по общей схеме и составляет 60-90 см.
Шаг стропил кровли из ондулина
Ондулин представляет собой волнистые листы, которые имеют высокую прочность и долговечность. При такой кровле стропильная система выполняется из сосновых досок сечением 50х200 мм, с шагом – 60-90 см. Сверху выполняется разреженная обрешетка 40х50 см.
Важно: если крыша имеет угол наклона больше 50 градусов, то обрешетка должна быть сплошной.
Определение шага стропил для односкатной крыши
Односкатная крыша проста и не потребует от вас особых навыков монтажа. Чаще всего ее устанавливают на гаражи, бани, пристройки. Каркас крыши состоит из брусьев, которые опираются на стены здания. Расстояние между стропилами односкатной крыши будет зависеть от длины стропил. Здесь следует правильно подойти к выбору сечения бруса, так как чем больше расстояние, тем больше нагрузка на стропила. Для правильного подбора шага односкатной крыши следует воспользоваться данными из таблицы:
Расстояние между стропилами для двухскатной крыши
Двухскатная крыша имеет наибольшее распространение, не только из-за простоты устройства, но также из-за высокой надежности. Шаг стропил двухскатной крыши вычисляется по общей схеме. Если скосы одинаковые с обоих сторон, то можно произвести расчет одной части. Для этого определяем угол наклона скоса, здесь следует учитывать материал, которым вы будете покрывать крышу. Так при угле в 45 градусов и более можно использовать все виды покрытий. Для шифера, черепицы минимальный угол наклона составляет 22 градуса, для профнастила и мягкой черепицы – 12 градусов, для металлочерепицы – 14 градусов, для ондулина – 6 градусов. Длину стропил для двухскатной крыши рассчитывают с помощью теоремы Пифагора, в которой длина – гипотенуза, а высота крыши и половина ее ширины – катеты. Если пролеты больше 6 метров, то стропильная система дополнительно укрепляется подкосами и бабками, которые не позволят деформироваться стропильным ногам под тяжестью кровельного материала.
Расстояние между стропилами – один из ключевых параметров, влияющих на прочность конструкции. Грамотный расчет шага установки стропил позволяет возвести кровлю, устойчивую к высоким эксплуатационным нагрузкам.
Нагрузки на кровлю и расчет стропильной системы
Разработка проекта односкатной или двухскатной крыши начинается с выбора типа стропильной системы, угла наклона скатов (высоты крыши) и материалов для возведения конструкции. Расчет расстояния между стропильными ногами выполняется с учетом нагрузок, которые будет испытывать крыша в процессе эксплуатации. В число постоянных нагрузок входит :
- вес материалов, из которых изготовлена стропильная система;
- вес кровельного покрытия;
- вес материалов кровельного пирога (гидроизоляция, пароизоляция, утеплитель);
- вес элементов отделки жилого чердака или мансарды.
Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся :
Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы :
- измеряется длина будущего ската кровли;
- полученное значение делится на оптимальное числовое значение шага стропил;
- к полученной величине прибавляется единица, результат округляется;
- длина ската кровли делится на округленный результат.
Итоговый результат позволит определить, через какое расстояние следует ставить стропильные ноги. Определение шага не может быть предельно точным, так как требуется учитывать целый ряд дополнительных факторов, включая ширину утеплителя, особенности монтажа обрешетки под различные виды кровельного материала. Если проектируется крыша с дымоходом, шаг можно скорректировать с учетом его расположения, чтобы не пришлось в дальнейшем убирать часть стропила и ставить опорную конструкцию, такую, как специальная стропильная система.
Расстояние между стропилами под шифер
Шифер – традиционный кровельный материал. К его достоинствам относятся такие характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям (исключая механические) и низкая стоимость. Шифер позволяет создать кровельное покрытие, ремонт которого можно свести к замене отдельных элементов. Шифер имеет большой вес и требует монтажа достаточно мощной стропильной системы. Расчет расстояния, на каком необходимо ставить стропила под шифер, ведется с учетом сечения бруса для изготовления стропильных ног.
Оптимальное решение – монтаж системы под шифер, в которой промежуток между стропилами должен быть не менее 800 мм . Чтобы конструкция под шифер выдерживала не только вес материала, но и повышенные внешние нагрузки, обрешетка выполняется из бруса или доски сечением не менее 30 мм. Выполняя расчет стропильной системы под шифер, следует читывать, что данный материал имеет достаточно большие ограничения по выбору угла наклона скатов.
Стропила под металлочерепицу
Металлочерепицу активно используют в качестве практичного и эстетичного кровельного материала при обустройстве односкатной, щипцовой, вальмовой или сложной крыши. Каркас под металлочерепицу возводится по стандартным принципам. Чтобы рассчитать, на каком расстоянии лучше ставить стропилины, необходимо учесть нагрузки и угол наклона кровли. Металлочерепицу характеризует относительно небольшой вес, благодаря чему она может послужить заменой старому кровельному покрытию из шифера или керамической черепицы. При этом стропила не потребуется усиливать или менять шаг их установки.
Стандартный шаг стропил под металлочерепицу составляет 600-900 мм. Сечение элементов может составлять 50-150 мм – этого достаточно, чтобы создать надежный каркас под металлочерепицу. Но если предполагается использование утеплителя, слой которого в районах с низкими зимними температурами должен составлять 200 мм, для стропил под металлочерепицу рекомендуется использовать брус 200х50, чтобы не монтировать дополнительную систему, удерживающую утеплитель. Промежуток между стропилами под металлочерепицу лучше подогнать под ширину листового или рулонного теплоизолятора .
Профнастил: стропила и обрешетка
Профнастил относится к легким и удобным в применении кровельным материалам. Оцинкованный или покрытый декоративно-защитным слоем профнастил может использоваться как для монтажа односкатной кровли подсобного помещения или гаража, так и для двухскатной крыши жилого дома. Как рассчитать расстояние, необходимое для установки стропил под профнастил?
Чтобы обеспечить необходимую жесткость конструкции, стропила под профнастил достаточно ставить с шагом 600-900 мм. При этом необходимо обратить внимание на угол наклона крыши. Расчет показывает, что при высоких внешних нагрузках профнастил лучше укладывать на систему с минимальным шагом . Но если расстояние между стропилами под профнастил близко к максимальному, а угол уклона крыши небольшой, то конструкция усиливается за счет использования более частой обрешетки. В этом случае шаг обрешетки под профнастил должен быть около 50 мм, ширина элементов – не менее 100 мм.
Стропильная система под мягкую кровлю
К мягкой кровле относятся битумные и битум-полимерные рулонные материалы, кровельные мембраны, а также мягкая черепица. Мягкую кровлю характеризует относительно небольшой вес и отсутствие необходимости монтажа массивной стропильной конструкции.
Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 600 мм, максимальное – 1500 мм. При монтаже опоры под мягкую кровлю важно учесть угол наклона скатов: чем меньше угол, тем меньше должно быть расстояние между опорами для сплошной обрешетки. На выбор шага влияет и толщина материала для обрешетки – чем толще лист фанеры или ОСП, тем больше может быть шаг установки стропильных ног.
Ондулин: расчет стропил
Ондулин (битумный шифер) укладывается на ровную сплошную обрешетку, выполненную из листового материала. Это позволяет кровельному покрытию успешно сопротивляться ветровым и снеговым нагрузкам. Обрешетка под ондулин опирается на стропила, которые должны располагаться с шагом 600 – 1000 мм, в зависимости от угла наклона двухскатной или односкатной крыши.
Стропила под ондулин изготавливаются из бруса сечением 200×50 мм. Выбирая, на каком расстоянии ставить стропильные ноги для конструкции под ондулин, рекомендуется учесть ширину утеплительного материала, чтобы упростить его монтаж. Такой расчет позволяет снизить финансовые затраты на обустройство кровли.
Крыша из сэндвич-панелей
Кровля из сэндвича чаще всего возводится на домах из сип-панелей или постройках ангарного типа. Особенностью сэндвича является его жесткость на изгиб, что позволяет обходиться без установки традиционных стропил. Небольшие пролеты от конька двухскатной крыши до верхней части стены (либо расстояние между опорными конструкциями односкатной кровли) допускают монтаж сэндвича без дополнительных опор.
Если длина пролета превышает 4 метра, необходимо установить дополнительные прогоны. Для монтажа крыши из сэндвича на жилом доме нередко устанавливают традиционную стропильную систему, но в этом случае стропила можно расположить с большим шагом – они выполняют функцию опоры для прогонов. Расстояние между стропильными ногами выбирается исходя из длины имеющегося материала для прогонов и длины несущих стен. Технические параметры сэндвича позволяют кровле выдерживать высокие эксплуатационные нагрузки .
Поликарбонат: возведение опорной конструкции
Поликарбонат в последнее время активно используется в качестве кровельного материала. В первую очередь поликарбонат востребован при строительстве беседок, навесов, зимних садов. Обрешетка и стропильная система под поликарбонат может изготавливаться из дерева или металла.
-> Расчёт стропильной системыОсновным 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.
Стропилина — это один из отдельных элементов несущей конструкции крыши, при помощи которого формируется ее уклон. В конструкции, стропилина крепится своим верхним концом к коньку, а нижним упирается на мауэрлат, при прямом скате, или на стойку (при ломаной крыше). Изготавливаются стропилины из обрезных досок сечением 150х60 мм или бруса 150х100 мм. Расстояние, между стропилами, на котором они находятся друг от друга после монтажа, называется шагом, который может быть в пределах 600 – 1200 мм.
Стропильные системы их виды
В зависимости от вида установки стропильных ног, системы делятся на 3 вида:
Отчего может зависеть шаг установки стропилин
Шаг стропилин на крыше зависит от таких факторов , как:
Учитывая при расчете все эти показатели, можно получить прочную и надежную стропильную конструкцию, которая длительное время будет качественной опорой для кровли.
Именно расчет , при соблюдении основ нормативных нагрузок, позволяет правильно выбрать дистанцию между стропилинами. Как правило, нормативные величины можно определить по Снопам, а расчетные выводятся на их основе отдельно для каждой конструкции.
При этом принято за шаблонное значение использовать стропильные ноги сечением 150х50 мм с оптимальным расстоянием между стропилами в пределах 0.8 – 1.8 м/п. но следует помнить, что при изменении наклона ската крыши, меняется и расстояние между стропилинами.
Расчет стропильной конструкции
От качества расчета по подбору сечения стропильных ног и расстояния между ними, напрямую зависит прочность и устойчивость всей крыши. Независимо, какой будет тип покрытия выбран: профилированный лист, шифер или металлочерепица, первичный расчет должен оставаться неизменным. Ведь в основе каждого расчета лежит конструктивная прочность при механических нагрузках, а остальные воздействия уже не важны.
При расчете выбора оптимального расстояния между стропилинами для кровли, за основу берутся такие параметры:
- Вид покрытия для кровли.
- Вид стропильной системы и конструктивных особенностей крыши.
- Целесообразность и экономия.
Для небольшого по площади дома, расчет конструкции для крыши можно сделать и самому. Правда, метод расчета элементов для стропильной системы кровли довольно непростой, и его рекомендуется делать при помощи специально созданных для этого программ. Особенно если нужно рассчитать сложную ломаную крышу с большой площадью, скорее всего, без специалиста здесь будет не обойтись. При этом расчет шага стропилин также будет отталкиваться от стандартов – минимальный шаг 0,6 м, максимальный – 1.2 м.
Методика расчета
Производится таким образом
.
— Замеряется по карнизу длина здания.
— Полученная длина делится на предполагаемое расстояние между стропилинами. Например, предполагаемый шаг стропилин будет 0,8 м/п. (средним расстоянием считается значение 950 мм).
— После выполнения этого действия, к полученному результату следует прибавить единицу, и округлить полученную сумму. Таким образом, получается требуемое количество стропилин с одной стороны ската. После этого длину здания нужно поделить на количество полученных стропил, и в итоге определяется точный осевой шаг стропилин.
Пример , — длина здания 26,5 м/п. расстояние между стропил предполагается сделать 0,8 м. Значит:
– 26,5 м ˸ 0,8 м = 33.1 33,1+1 = 34.1. В итоге после округления получается, что на один скат нужно установить 34 стропилины.
26,5 м/п ˸ 34 ст. = 0.77 м – это значение составляет расстояние стропилин между собой по их центральным осям.
Но это только общая методика расчета, при которой не учитывается особенность планируемого кровельного покрытия. Поэтому специалистами рекомендуется делать расчет шага между стропилинами под определенный кровельный материал и утеплитель, например, под самую популярную сегодня, кровельную металлочерепицу.
Стропильная конструкция под металлочерепицу
Металлочерепица визуально имитирует керамическую кровельную черепицу. Изготавливается из тонкой листовой стали путем холодной штамповки. Благодаря полимерному покрытию, имеет высокую стойкость к атмосферным воздействиям и довольно привлекательный визуальный вид, не боится резких температурных изменений.
Преимущество металлочерепицы
Часто используется при строительстве большинства мансардных крыш .
Сечение стропилин из дерева под кровлю из металлочерепицы обычно стандартное 150-50 мм, а вот расстояние между ними может быть от 600 мм, но не превышать 900 мм (в зависимости от их угла наклона, который может колебаться в пределах 22 – 45 градусов). Такое ограничение шага стропилин обусловлено тем, что обрешетка под металлочерепицу монтируется с расстоянием друг от друга в рамках 300 мм. Стандартный брус, который используется для обрешетки, имеет сечение 30х50 мм или 50х50 мм. А это значит, что каждая стропилина подвергается дополнительной нагрузке.
Устойчивость кровельной конструкции против различных механических нагрузок зависит от четырех факторов:
Важным фактором, при расчете стропильной конструкции, является предполагаемая максимальная нагрузка на крышу, в формирование которой входит:
- Вес всей стропильной конструкции.
- Вес обрешетки под покрытие.
- Вес утеплителя и кровельного покрытия.
- Снеговая нагрузка (определяется по специальному, уникальному для каждого отдельного региона, справочнику).
- Ветровая нагрузка (также по специальному справочнику для региона).
- Вес человека с инструментом (ремонтные работы, расчетный вес — 175 кг./м²).
При монтаже стропильной системы расстояние стропильных ног не должно превышать среднего значения 0,9 м/п. кроме отдельных, предусмотренных заранее случаев.
Если при расчете нагрузок будет допущена какая-либо неточность в подборе материала для крыши и расположения стропилин, может произойти ее деформация и разрушение кровельного покрытия . Надежная конструкция крыши будет гарантирована только при правильном расчете сечения стропилин и их шага установки.
Следует помнить. Универсального значения расчета стропильных конструкций не существует. При строительстве каждого дома требуется индивидуальный расчет.
Стропила для односкатной кровли
Односкатные крыши
можно часто встретить на небольших хозяйственных постройках. Они могут использоваться и на частных жилых домах, но довольно редко. В таких случаях угол наклона кровли довольно небольшой, и при таком расположении несущих балок перекрытия, на них оказывается очень большое давление, особенно в зимнее время.
Поэтому для односкатной крыши устанавливаются несущие балки перекрытия из бруса большого сечения от 60х150 до 100х220 мм в зависимости, какую ширину имеет перекрываемый пролет. При этом расстояние, на котором стропила укладываются друг от друга, должно быть в пределах 400 – 800 мм в зависимости от угла наклона кровли.
Для односкатной крыши не требуется сложная конструкция стропил , их можно просто укладывать на стены, даже не используя мауэрлат. В регионах, где довольно снежные зимы с большим количеством снега, склон крыши рекомендуется возводить под максимальным углом 35 ⁰ и располагать кровлю по «ветру». Это уменьшает парусность и приводит к ее самоочищению.
Двускатная крыша
Представляет конструкцию, смонтированную из стропилин, соединенных между собой в виде треугольника. Верхняя часть, которых опирается на конек, а нижняя на мауэрлаты, расположенные параллельно друг другу на противоположных стенах. Простыми словами, это крыша, состоящая из двух противоположных скатов, соединенная коньком.
Двускатная конструкция крыши , в зависимости от ее площади, монтируется из отдельных жестких элементов, которые усиливают прочность кровли. К ним относятся стойки, поддерживающие стропилины, затяжки, которые соединяют стропилины между собой, укосины, прогоны, опорные балки и т. д.
Для двускатной крыши, часто стропилины монтируют с учетом утеплителя с шагом 0,9 – 1.2 м/п. При этом прочность смонтированной конструкции будет самой высокой, если образовавшийся треугольник будет равнобедренным. В регионах с сильными ветрами, стропилины рекомендуется монтировать с уклоном примерно 20 ⁰ , а в снежных районах оптимальный угол должен составлять 45 ⁰ .
Хоть двускатная крыша и считается классической, у нее есть несколько альтернативных «родственных» видов.
Мансардная крыша
Для мансардной крыши , за расчетный параметр для определения шага между стропилинами и их количеством, принимается нагрузка в пределах 40-60 кг на каждый 1 м/п. стропилины, и максимальный прогиб от ее длины — 1/250. Обычно при правильно подобранном сечении, это расстояние по центрам стропилин, составляет, как и для двускатной крыши – 0.6 – 1.2 м/п.
Следует учесть, что средняя нагрузка на мансарду примерно составляет 200 кг/м2. Так, что при стандартном расчете сечения стропилин, рекомендуется добавить небольшой процент запаса прочности.
Вальмовая крыша
Среди всех стропильных конструкций, считается одной из самых сложных. Это практически четырехскатная крыша
, при этом стропилины торцевых скатов крепятся верхними концами к угловым тетивам, а не на конек. Поэтому к этому виду крыш, при строительстве могут предъявляться свои определенные требования. При этом стропила устанавливаются аналогично двускатной крыше на расстоянии 60 см – 1.2 м/п.
Мансардные помещения под такой крышей делаются в редких случаях, так как ее скаты «съедают» некоторую площадь чердачного помещения, особенно по высоте.
Осуществляя монтажные работы, очень важно правильно определить шаг стропил под металлочерепицу. Важно понимать, что производить подобные расчеты довольно сложно и именно от того, насколько правильно все будет сделано, напрямую зависит уровень прочности кровли. Многие специалисты утверждают, что именно от уровня надежности крепления металлочерепицы к стропилам зависит эксплуатационный срок не только крыши, но и самого строения. В результате того, что металлочерепица имеет довольно большой вес, стропильная система должна быть крепкой. Кроме этого, укладывать кровельный материал новички не смогут. Для того чтобы правильно осуществить монтажные работы, рекомендуется ответственно подойти к расчету шага стропильной системы.
Устройство стропильной системы под металлочерепицу
Стропильную систему под металлочерепицу своими руками выполнить не так сложно, как произвести соответствующие расчеты. Важно понимать, что вид используемой системы полностью зависит от типа кровли. На сегодняшний день самым популярным вариантом считается стропильная система для двускатной крыши под металлочерепицу. Такие стропильные системы, как показывает практика, отлично подходят для установки металлочерепицы на крышу жилого помещения. Для обустройства стропил используют деревянные бруски разной длины – выбор, как правило, напрямую зависит от длины ног. Многие специалисты рекомендуют обратить внимание на то факт, что необходимо правильно выбрать угол наклона, который может варьироваться в пределах от 15 до 30 градусов – данное значение считается оптимальным.
Расчет расстояния между стропилами для металлочерепицы
Шаг стропилы под металлочерепицу – расстояние от одной стропильной ноги к другой, если выражаться иначе, то данное расстояние кровельщики называют шагом стропильной системы. Данное расстояние напрямую зависит от выбранного типа покрытия кровли. Как показывает практика, для всех кровельных материалов, в том числе и для металлочерепицы, данный размер варьируется в пределах от 0,6 до 1,2 м. Однако важно понимать, что лучше всего осуществлять точные расчеты расстояния для каждого материала отдельно – обязательно должен быть индивидуальный подход.
Перед тем как приступить к монтажным работам, необходимо не только определить расстояние между стропилами, но и понять, какое количество материала потребуется для ног. Чтобы узнать шаг стропил двускатной крыши под металлочерепицу либо односкатной, рекомендуется придерживаться следующих рекомендаций:
- Первым делом высчитывают длину ската кровли из металлочерепицы. Замеры, как правило, осуществляют по карнизу крыши.
- После этого имеется возможность выбрать произвольный шаг. Важно брать во внимание тот факт, что пределы шага для металлочерепицы могут варьироваться от 0,6 до 1 м. Например, изначально возникла необходимость придерживаться расстояния в 0,8 м. Длину ската стоит разделить на выбранное значение для шага стропильной системы. Допустим, что длина ската составляет 12 м, получается, что 12/0,8 и получается 15. После этого к полученному значению потребуется прибавить 1. В том случае, когда число получается дробным, то его обязательно стоит округлить в большую сторону. Таким образом, получается 15+1=16. Данное значение показывает, сколько именно на кровле должно быть установлено стропильных ног. Затем потребуется взять длину ската и разделить ее на полученное количество ног. Получается, что 12/16 и получается 0,75 м.
Многие специалисты рекомендуют доверить данные работы профессионалам, что позволит получить в дальнейшем желаемый результат. Важно понимать, что имеется высокая вероятность того, что будут допущены ошибки, что в конечном итоге негативно скажется на готовой конструкции крыши.
Внимание! Как показывает практика, такие расчеты можно использовать для любых кровельных материалов.
Установка стропил под металлочерепицу
Так как монтажные работы осуществляются на большой высоте, то при необходимости собрать каркас для несущей стропильной системы можно на земле, после чего поднять и зафиксировать ее на крыше. Для этих целей оптимальнее всего создать специальный шаблон либо схему стропильной системы под металлочерепицу из досок, согласно которой будет выполняться монтаж.
Весь процесс осуществляется поэтапно:
- Первым делом доски поднимают над стеной строения, выравнивают и фиксируют при помощи гвоздей.
- Согласно проекту должно быть осуществлено выравнивание досок под определенным углом наклона, после чего происходит надежная фиксация всех элементов.
- В конечном итоге должна быть получена конструкция, которая по внешнему виду и форме напоминает стропильную систему. Изготовление обязательно должно выполняться с учетом произведенных расчетов.
- Затем необходимо опустить шаблон на землю и установить все чистовые элементы.
Не стоит также забывать про установку опорных элементов, а именно, мауэрлата. Укладка выполняется на несущие стены в продольном положении. В качестве крепежных элементов используют специальные шпильки либо катанки.
Следующим этапом является монтаж конькового прогона, который используется в качестве опорной части для всех кровли. Для работ потребуется использовать брус либо отесанное бревно. В тех случаях, когда длина ската не превышает 6 м, то можно обойтись без дополнительных опорных элементов.
Когда установка всех элементов подошла к концу, можно приступать к монтажу и дальнейшим монтажным работам по обустройству стропильной системы согласно прилагаемому шаблону.
Мауэрлат можно закрепить несколькими способами:
- жестким соединением – в данном случае должен быть использован брус либо уголки, намного реже используют гвозди и скобы, особенностью является тот факт, что потребуется дополнительно привязывать стропила к стене, используя для этих целей анкера;
- скользящий способ – в таких случаях должно быть создано шарнирное соединение, выполнить его можно благодаря стыковке элементов с запилами.
Во время работы должно соблюдаться расстояние шага стропильной системы.
Выбирая шаг стропил для металлочерепицы, стоит обратить внимание, что расстояние не должно быть меньше минимально допустимого значения и больше максимально допустимого значения, то есть, оно может варьироваться в пределах от 0,6 м до 1,2 м.
Если было принято решение выбрать расстояние от 0,6 до 1 м, то длина стропил в данном случае не должна быть больше 6 м. В том случае, если она будет уменьшена, допускается сделать разбежку до 1,2 м.
Если ноги стропильной системы будут установлены чаще, чем через 0,6 м, то это будет способствовать только существенному утяжелению кровли и, как правило, увеличению расходов. При необходимости расстояние может составлять и 1,2 м, но важно понимать, что в таком случае уровень несущей способности будет существенно уменьшен, что негативно скажется на конструкции из металлочерепицы.
При необходимости можно увеличить уровень прочности, то для этого потребуется выполнить сплошную обрешетку из древесных плит. В таких ситуациях шаг может варьироваться в пределах от 0,2 до 0,3 м. Данный вариант используется крайне редко, так как для его реализации требуется намного больше вложений.
Интервал в 1,2 м практически никогда во время осуществления монтажных работ не используется. Обусловлено это тем, что несмотря на довольно высокий уровень прочности, металлочерепица начнет провисать под тяжестью снега в зимний период времени либо при сильных порывах ветра.
Немаловажным значением является и сечение используемого бруса для обустройства стропильной системы. Именно от него зависит, какое расстояние будет выбрано. Оптимальным вариантом считается выбор деревянных брусков, имеющих сечение 150*150 мм, при этом обрешетка может быть установлена с интервалом от 4 до 7 см. В данном случае рекомендуется брать во внимание шаг поперечной волны.
Заключение
Шаг стропил под металлочерепицу можно определить только после того, как будут осуществлены соответствующие расчеты. Важно понимать, если расстояние будет довольно маленьким, это способно существенно увеличить расход материала и бюджет проекта, а если расстояние будет сделано слишком большим, то в процессе эксплуатации кровельный материал начнет провисать, что приведет к деформации металлочерепицы.
