Расстояние между стропил

Расстояние между стропилами: принципы и примеры расчетов шага стропильной системы

Задача правильно рассчитать расстояние между стропилами – очень ответственная. От того, насколько серьезно вы приступите к ее решению, будет зависеть не только надежность и долговечность крыши, но и все последующие работы на ней: укладка утеплителя, монтаж кровельного покрытия, установка доборных элементов. Если подтасовать шаг стропил под листы кровли, как это многие делают, то не факт, что между стропилами потом войдет утеплитель.

Если же ориентироваться только на утеплитель – первая же зима с ее обильным русским снегом сокрушит стропильную систему. Вот почему вся суть в том, чтобы подобрать оптимальный шаг стропил на для всех скатов, и вот этому умению мы вас сейчас научим.

Вот хороший видео-урок, как самостоятельно рассчитать расстояние между стропилами:

От чего зависит шаг расположения стропил?

Итак, расстояние между стропилами определяется такими важными факторами:

1. Форма крыши (двускатная, односкатная или многоскатная).
2. Угол наклона крыши.
3. Параметры бруса, который используется для изготовления стропил (ширина, толщина).
4. Конструкция стропильной системы (наслонная, висячая или скользящая).
5. Совокупность всех нагрузок на крышу (вес покрытия, атмосферные явления и др.).
6. Материал обрешетки (20х100 или 50х50) и ее параметры (сплошная, с пробелами 10 см, 20 см или сплошная из фанеры)

И каждый из этих параметров нужно брать во внимание, о чем как раз эта статья.

Онлайн-калькуляторы vs. блокнот и карандаш

Для правильного расчета сечения стропил и шага их установки сегодня существует много сложных формул. Но помните, что такие формулы были в свое время разработаны больше для того, чтобы была возможность не столько идеально рассчитать конструктивов крыши, сколько изучить работу таких элементов.

Например, сегодня пользуются популярностью несложные онлайн-программы, которые неплохо рассчитывают параметры стропил. Но идеально, если вы сможете самостоятельно поставить конкретные задачи и вычислить все, что вам нужно. Важно понять до мелочей, что именно происходит в стропильной системе во время эксплуатации, какие именно силы на нее воздействует и какие нагрузки. А компьютерная программа не всегда может учитывать все, то что замечает человеческий мозг. Поэтому мы советуем вам произвести все расчеты все-таки вручную.

Декоративные стропила: 0% нагрузки

Первым делом определитесь с самым главным пунктом: типом крыши и ее назначением. Дело в том, что крыша жилого дома зимой выдерживает на себе большую шапку снега, постоянный ветер на высоте и еще ее нередко утепляют изнутри, а вот к стропильной системе небольшой беседки, спрятанной под кронами деревьев, предъявляют совсем другие требования.

Например, если вы строите перголу в ее классическом понимании, то совершенно не важно, какое именно будет у нее расстояние между стропилами – это уже чисто эстетический фактор:

В приведенной иллюстрации видно, что даже в такой постройке есть свой шаг стропил. Ведь здесь он обеспечивает и эстетический фактор, и жесткость самой конструкции. Но выбирают шаг произвольным путем.

Функциональные стропила: подробный расчет

Подходим к главному вопросу: какое расстояние должно быть между стропилами крыши жилого дома? Вот здесь запаситесь терпением и внимательно изучите все нюансы.

Пункт 1. Длина стены и выбор шага стропил

Первым делом шаг установки стропил на крыше жилой постройки обычно выбирают конструктивно размеру здания, хотя и с учетом многих других факторов.

Например, проще всего устанавливать стропила с шагом 1 метр, поэтому для стены длиной 6 метров ставится стандартно 7 стропил. В тоже время можно сэкономить, поставив их с расстоянием 1 и 2 метра, и получится ровно 5 стропил. Можно поставить также с расстоянием 2 и 3 метра, но зато усилить обрешеткой. Но крайне нежелательно делать шаг стропил более 2 метров.

Пункт 2. Влияние снеговых и ветровых нагрузок на форму крыши

Итак, мы остановились на том, что среднее расстояние между стропилами обычной крыши – 1 метр. Но, если в местности значительная снеговая или ветровая нагрузка, или крыша более-менее пологая или просто тяжелая (например, покрыта глиняной черепицей), тогда такое расстояние необходимо уменьшить до 60-80 см. А вот на крыше с уклоном более 45 градусов его можно даже увеличить на расстояние 1,2 м-1,4 м.

Почему это так важно? Давайте разберемся. Дело в том, что воздушный поток сталкивается на своем пути со стеной под крышей здания, и там происходит завихрения, после чего ветер ударяет в карнизный свес крыши. Получается, что ветровой поток как бы огибает скат крыши, но при этом стремясь ее приподнять. И в крыше в этот момент возникают силы, которые готовы ее сорвать или опрокинуть – это две наветренные стороны и одна подъемная.

Есть еще одна сила, которая возникает от давления ветра и действует перпендикулярно склону, стараясь словно вдавить скат крыши вовнутрь. И чем больше угол наклона ската кровли, тем больше имеют значение безопасные силы ветра и меньше касательные. А чем больше угол ската, тем реже нужно ставить стропила.

Понять, делать вам высокую крышу или пологую, поможет эта карта среднего значения ветровой нагрузки:

Второй момент: в российском регионе на стандартную крышу дома постоянно воздействует такое атмосферное явление, как снег. И здесь тоже вам нужно учитывать, что снеговой мешок обычно скапливается больше на какой-то стороне крыши, чем на другой.

Вот почему в таких местах, где возможен такой мешок, нужно вставлять спаренные стропильные ноги либо делать сплошную обрешетку. Проще всего определить такие места по розе ветров: с наветренной стороны ставят одиночные стропила, а с подветренной – спаренные.

Если вы впервые строите дом, тогда не найдетесь на собственное мировоззрение, а определите среднестатистическую снеговую нагрузку для своей местности согласно официальным данным:

Пункт 3. Вопрос утепления и стандартной ширины матов

Если крышу вы будете утеплять, тогда шаг стропил целесообразно ставить под стандартные размеры плит утеплителя, а это 60, 80 см и 120 см.

Современные утеплители сегодня продают стандартной ширины, обычно по такому же стандартный шаг стропил. Если потом брать их и подгонять под уже существующие параметры, тогда будет много отходов, щелей, мостиков холода и прочих проблем.

Пункт 4. Качество и прочность используемого пиломатериала

Огромное значение также имеет то, какой именно материал вы используете для строительства стропильной системы. Так, для каждой породы древесины существует своя нормативная документация, которая касается ее несущей способности:

Т.к. для изготовления стропильной системы крыши в России чаще всего используется сосна и ель, их прочность на изгиб и особенности использования уже давно прописаны. Если же вы будете использовать древесину других пород, то можно будет выводить поправочный коэффициент.

Кроме того, если на стропиле будут сечения, врубки или отверстия под болты, в этом месте нужно рассчитывать несущую способность бруска с коэффициентом 0,80.

Пункт 5. Расстояние между затяжками и балками перекрытия

Еще один момент: если крыша строится со связанными между собой стропильными фермами, и их нижний пояс используется одновременно в качестве балок перекрытия, тогда расстояние между фермами нужно делать в пределах 60-75 см, чтобы учитывать конструкцию будущего пола.

Пункт 6. Нагрузки на стропильные узлы

Итак, вот основные нагрузки, которые действуют на стропильную систему крыши:

1. Статические, куда входит вес самой стропильной системы, вес кровли, лежащего на крыше снега и доборных элементов.
2. Динамические, куда входит сила ветра, неожиданные повреждения кровли, вес человека и техники для ремонта и им подобные факторы.

И все эти факторы способны в определенный момент воздействовать на крышу одновременно, а поэтому и существует такое понятие, как критическое значение. Это именно то значение нагрузок, при котором крыша не выдерживает и деформируется.

Поэтому, если здание строится со значительными пролетами, то обязательно применяются стальные стропильные фермы. Дело в том, что напряжение в таких стержнях уже отсутствует, и вся нагрузка приходится на узлы – здесь на таковые воздействуют сжимающие и растягивающие силы. А расстояние между такими фермами рассчитывается в зависимости от типа кровли и конструкции самой крыши.

Обычно, унифицированную ферму ставят с пролетом, кратным шести, и поэтому между узлами фермы делается расстояние, кратным полутора метрам.

Пункт 7. Вес стропильной системы и кровельного пирога

Не забывайте, что главное предназначение стропил – удерживать на себе всю крышу, и ее вес при этом имеет решающее значение:

Пункт 8. Удобство монтажа кровельного покрытия

Влияет на расстояние между стропилами также такой фактор, как выбранное кровельное покрытие. Чем выше уклон крыши, тем больше кровельных материалов при этом будет использовано. А чем они тяжелее, тем чаще придется ставить под них стропила. А как же сплошная обрешетка? В том-то и дело, что и она имеет свой вес:

У каждого вида кровли – свой оптимальный шаг стропил. Ведь многие стандартные листы по краям нужно крепить прямо в стропило или обрешетку, и важно, чтобы они совпадали. Иначе работа по покрытию кровли легко превратится в сущий ад на высоте, поверьте.

Вот почему даже перед началом монтажа нужно обязательно сделать раскладку, все несколько раз проверить. И знать некоторые важные тонкости по каждому из видов покрытий.

Определение совокупности нагрузок на крышу в целом и стропило в отдельности

Итак, мы определили, что, помимо других конструктивных факторов, на стропильную систему крыши одновременно действует целая совокупность нагрузок: вес стропильной системы, шапка из снега, давление ветра. После того, как вы сложите все нагрузки вместе, обязательно умножьте их на коэффициент 1,1. Так вы все рассчитаете на неожиданные благоприятные условия, то есть заложить дополнительную 10%-ную процентную прочность.

А теперь вам остается только разделить общую нагрузку на планируемое количество стропил и посмотреть, справится ли каждое из них со своей задачей. Если кажется, что конструкция будет хилой – смело добавьте 1-2 стропила в общее количество, и вы будете спокойны за свой дом.

Вам необходимо делать расчет на разрушение, т.е. на полную нагрузку, которая действует на крыше. Все эти нагрузки определяются по техническим характеристикам материалов и СНиПам.

Стандартная конструкция крыши – это стропила, решетчатые прогоны, и каждый из этих элементов срабатывает только на ту нагрузку, которая давит именно на него, а не на общую крышу в целом. Т.е. на каждое отдельно взятое стропило действует своя нагрузка, общая, но поделенная на количество стропильных ног, и изменением шага их расположения вы изменяете площадь сбора нагрузки на стропила – уменьшая ее, или увеличивая. И, если менять шаг стропил вам неудобно, тогда поработайте с параметрами сечения стропильных ног, и общая несущая способность крыши увеличится в разы:

При этом расчете старайтесь добиться, чтобы самое длинное стропило было у вас в проекте не более шести с половиной метров, в противном случае – сращивайте по длине. Сейчас поясним подробнее. Так, на крышах с уклоном скатов до 30 градусов стропила так называемые «сгибаемые элементы». Т.е. они работают именно на изгиб, и к ним есть определенные требования. А возможность прогиба стропил рассчитывают по специальной формуле, и, если результат превышает норму, тогда стропила увеличивают по высоте и снова делают новый расчет.

А вот на крыше с уклоном складов более 30 градусов какие стропила уже считается «сгибаемо-сжатыми» элементами. То есть на них воздействует не только равномерно распределенная нагрузка, которая вызывает изгиб стропил, но и усилия, которые уже действуют вдоль оси стропила. Говоря простым языком, здесь стропила не только немного прогибаются под весом крыши, но и сдавливаются от конька к мауэрлату. Кроме того, на растяжение необходимо проверить и ригель, который обычно сдерживает две стропильные ноги.

Как видите, с подобными расчетами справится даже далекий от строительства человек. Главное – все учесть, быть внимательным и готовым потратить немного больше времени на проектирование, чтобы потом вся работа пошла как по маслу!

Расстояние между стропилами двухскатной крыши

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.

Расстояние между стропилами двухскатной крыши

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.

Архитектурное проектирование должно выполняться профессионалами

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.

При проектировании учитывается не только надежность конструкции, но и сметная стоимость

Какие факторы влияют на расстояние между стропилами двускатной крыши

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:

• вертикальные опоры;
• горизонтальные прогоны;
• угловые подпорки;
• ригели и прочие специальные элементы.

Некоторые элементы стропильной системы

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, читайте статью на нашем сайте. 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
Тип кровли	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.
Экономическая целесообразность	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.
Технологичность	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.

Какое влияние на расстояние стропилин оказывает тип кровельных материалов

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.

1. Линейные размеры. Больше всего размеры у металлических покрытий, длина листов может достигать восьми метров.

   В зависимости от характеристик здания, крышу которого требуется накрыть, размеры металлочерепицы могут различаться

   Меньше всего размеры у штучных кровель, далее располагается гибкая черепица и шифер (асбестоцементный или ондулиновый).

   Габариты шиферных листов

   Все эти материалы имеют принципиально разные методы фиксации к стропильной системе. Но никакого влияния на шаг стропилин они не оказывают.

2. Прочность на изгиб. Есть ошибочное мнение, что для гибких кровельных материалов нужно уменьшать шаг, это не так. Ни одно кровельное покрытие не фиксируется непосредственно к стропильным ногам, для этого изготавливается обрешетка, при ее обустройстве учитываются способы крепления. Причем для некоторых видов кровельных покрытий нужно очень точно контролировать шаг обрешетки – материалы имеют точно предусмотренные во время изготовления места фиксации.

   Обрешетка

3. Вес. На расчет стропильной системы оказывают влияние только тяжелые покрытия: штучная черепица и асбестоцементный шифер. Все остальные типы кровель имеют настолько незначительную массу, что она не учитывается при проектировании конструкции.

   Один квадратный метр покрытия из натуральной черепицы может весить 40-60 кг.

Цены на различные виды черепицы

Черепица

Алгоритм расчета стропильной системы

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.

Ширина досок стропил

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.

Утепление кровли

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.

Определение усилий на крышу

На скат кровли действуют несколько видов нагрузок, они имеют различное значение и свои особенности влияния на прочность системы.

1. Постоянные нагрузки. Имеется в виду вес строительных материалов для стропильной системы и масса кровельных покрытий. Если в качестве покрытий будут применяться тяжелые виды материалов, то их масса обязательно учитывается.

   Вес натуральной черепицы всегда учитывается при расчетах

   Что касается легких металлических листов, это необязательно.

   Вес металлической черепицы учитывать не обязательно

   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.

   Нагрузки, действующие на несущую конструкцию скатных крыш

2. Переменные нагрузки. К ним причисляются снеговые и ветровые усилия, они размещаются в таблицах, имеющихся в строительных нормах и правилах. При этом учитывается расположение строения (в городе или на открытой местности), этажность, форма крыши и т. д. Нужно иметь в виду, что в последнее время климат стремительно меняется, а в таблицах сведения пятидесятилетней давности. Применять их не очень корректно, лучше брать данные из сводок гидрометцентра своего региона.

   Районирование территории Российской Федерации по расчетному значению веса снегового покрова земли

   Схемы нормативных снеговых нагрузок

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.

СНиП 2.01.07-85. «Нагрузки и воздействия»

Цены на снегозадержатели

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.

Ветровые нагрузки

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

Формула 3. Определение ветровых нагрузок

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:

• высоты здания;
• типа местности (открытая или закрытая);
• высоты городских застроек.

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.

Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки

Масса элементов стропильной системы и кровли

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.

Расчет стропильных ног

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

Формула 4. Распределенная нагрузка на погонный метр ноги

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

Формула 5. Сечение стропильной ноги при уклоне ската α < 30°

Она подходит для случаев, когда уклон крыши α < 30°.

Если угол наклона ската α > 30°, то нужно пользоваться формулой

Формула 6. Сечение стропильной ноги при уклоне ската α > 30°

Здесь:

• H – искомая высота доски для стропилины;
• Lmax – расстояние между самыми удаленными точками упора стропилины. Для небольших скатов равняется расстоянию от конька до мауэрлата, в других случаях нужно устанавливать различного типа упоры и измерять расстояние с учетом их расположения;
• Qr – распределенная нагрузка на стропильную ногу, она вычислялась ранее;
• B – толщина доски, выбирается произвольно с учетом индивидуальных особенностей стропильной системы;
• Rизг – нормативные показатели сопротивления древесины на изгиб.

Зависят от качества пиломатериалов и сорта древесины, берутся из таблиц государственных стандартов. Качество пиломатериала играет решающую роль в показателях сопротивления пиломатериалов на изгиб.

Сорта древесины

Пиломатериалы первого сорта

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

Формула 7. Проверка условия, при котором прогиб не превышает установленные нормы

Если сумма превышает единицу, то необходимо увеличивать толщину или ширину стропильной ноги.

Пример расчета

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

Формула 6. Сечение стропильной ноги при уклоне ската α > 30°

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.

Цены на брус

Брус

Когда нужно рассчитывать расстояние между стропильными ногами

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.

1. Узнайте величину снеговых и ветровых нагрузок на кровлю в данном климатическом регионе. Величина угла наклона скатов стропильной системы задана. Если кровля из штучной черепицы или асбестоцементного шифера, то рекомендуется к полученной сумме прибавить их массу. Вес более легких материалов при расчетах игнорируется.

   Сколько весит квадратный метр шифера

2. Определите распределенную нагрузку. Если стропильные ноги имеют наклонные упоры, то следует знать максимальное расстояние между двумя точками. К примеру, от конька до упора 1,5 м, а от мауэрлата 3,0 м. Для расчетов нужно брать 3,0 метра именно на этом участке стропильные ноги должны иметь максимальную прочность.

   Стропильная система двухскатной крыши

3. Первые два действие ничем не отличаются от обычного ранее описанного расчета. А далее необходимо воспользоваться СНиПами и узнать, какие максимальные нагрузки на изгиб выдерживают пиломатериалы. Не подбирать их значения с учетом нагрузок, как ранее описывалось, а наоборот, пользоваться уже имеющимися значениями.

   На что обратить внимание, выбирая пиломатериалы

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.

Расстояние между стропилами

Стропильная система, бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.

На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:

1. прочность креплений стропил к коньку и мауэрлату;
2. верный расчет опорной конструкции для стропил в зависимости от длины пролета;
3. выбор стропильного материала;
4. шаг между стропилами.

Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.

На чем основываются расчеты?

При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:

• нагрузка на квадратный метр крыши;
• конструктивные особенности кровельного материала;
• длина пролета между опорами;
• угол монтажа стропильной ноги.

Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:

• веса стропил,
• веса обрешетки,
• веса кровельного материала и утеплителя,
• снеговой нагрузки (справочная информация, уникальная для каждого региона),
• ветровой нагрузки (тоже справочная информация),
• веса человека (при необходимости ремонта или чистки, 175 кг/кв.м).

Для проведения точных расчетов специалисты используют особые формулы из сопромата, но при постройке частного можно воспользоваться приблизительными рекомендациями.

Методика вычисления расстояния между стропилами

Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.

Методика расчета шага каркаса крыши:

1. Замерить длину крыши от торца до торца.
2. Полученное расстояние поделить на максимальный размер шага.
3. Полученное значение округлить до большего целого. Это количество межстропильных пролетов.
4. Общую длину крыши поделить на количество пролетов. Это искомый размер шага стропил.
5. К количеству пролетов добавить единицу.Это необходимое количество стропил.

Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.

Шаг стропильной ноги в зависимости от материала

Расстояние между стропилами можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.

Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.

В тех регионах, где снеговая нагрузка значительно превышает ветровую, рекомендуется применение крыш со скатом 35 – 45 градусов.

Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см, бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм. При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм.

Стропильная конструкция под профнастил

• Профнастил – достаточно легкий и жесткий материал, поэтому стропила под него монтируют небольшого сечения, с относительно редким шагом – 0,6 – 1,2 м.
• Рекомендованное сечение стропильной ноги берут исходя из длины пролета между опорами – 40х150 мм на 3 м пролета, 50х150 мм на 4 м, 50х180 мм на 5, 60х200 мм на 6 м.
• При выборе шага более 80 см рекомендуется увеличить площадь сечения стропильных ног на 25% – с 40х150 мм до 50х150 мм, с 60х200 мм до 75х200 мм и так далее.
• Угол ската для профнастила выбирают от 12 до 45 градусов.
• Особое внимание уделяют обрешетке – чем больше шаг между стропилами, тем толще понадобится доска на обрешетку. Допустимые параметры сечения – 25х100 мм для шага 0,6 м, 30х100 мм для 0,8 м, 50х50 мм или 40х60 мм для 1 м, 40х100 мм для 1,2 м.
• Обрешетка устанавливается с шагом 50 – 80 см, в зависимости от толщины и жесткости профнастила, а также возможных нагрузок. Подробные таблицы обычно приводятся в инструкциях к материалу.

Стропильная конструкция под керамическую черепицу

Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:

• В 5 – 10 раз больший вес, приводящий к удвоению веса всей крыши. Это приводит к необходимости использовать частый шаг (0,6-0,8 метра) и увеличенную на 25% площадь сечения стропил.
• Мелкосборный характер материала. Увеличивает требования к точности установки поперечной обрешетки. Шаг обрешеточного бруса, допустимые сечения и углы установки всегда указываются в инструкции к каждой конкретной модели черепицы.

Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов, рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов. Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм.

Стропильная конструкция под металлочерепицу

Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.

Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м, для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов.

Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:

• допустимый угол монтажа – 5 – 45 градусов;
• расстояние между стропилами – 60 см при угле ската до 15 градусов, до 90 см – при угле более 15 градусов;
• обрешетка – сплошная фанерная на склоне до 10 градусов, доска 30х100 мм с шагом 45 см на склоне 10 – 15 градусов, брус 40х50 мм с шагом 60 см на склоне свыше 15 градусов.

Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.

Стропильная конструкция под покрытие из шифера

Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:

• Из-за низкой герметичности нежелательно использовать шиферные крыши с углом ската менее 22 градусов. При необходимости монтажа такой крыши в качестве инструкции можно использовать рекомендации по установке ондулина, с поправкой на универсальный шаг обрешетки – 55 см.
• Допустимый угол для установки стропил под шифер – до 60 градусов.
• Шаг установки выбирается от 0,8 до 1,5 м, в зависимости от сечения стропильной ноги, нагрузки и наличия обрешеточного материала.
• Материал на стропила подбирается несколько большего сечения, чем для легких кровель. Для наиболее популярного шага 1,2 м берется брус сечением от 75х150 до 100х200 мм, в зависимости от длины пролета между опорами.
• Материал под обрешетку подбирается в соответствии с величиной расстояния между стропилами – брус 50х50 мм до 1,2 м, брус 60х60 мм – 1,2 м и более.
• Шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист лежал на трех брусьях, и имел нахлест на 15 см с соседним. Учитывая стандартную длину листа 1,75 м, используется шаг 80 см.

Стропила для односкатной и двускатной кровли

Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.

Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов.

Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.

Двухскатная крыша представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.

Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра

Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.

Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов, для ветреных – 20 градусов.

Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.

Полезные советы

• Верное крепление стропил не менее важно, чем правильный расчет конструкции. Перед самостоятельным монтажом крыши стоит взять урок у опытного плотника и почитать обучающую литературу.
• При выборе шага стропил не забывайте о теплоизоляции. Все виды утеплителя способны немного сжиматься, поэтому покупать их можно по приблизительному размеру. Наиболее часто выпускаемые размеры – 60, 80, 100, 120 см.
• Для крыш с уклоном от 45 градусов и более можно не учитывать вес человека на крыше. Это снимает 175 килограмм расчетной нагрузки на квадратный метр и позволяет ставить стропила в среднем на 20% реже.
• Снежную и ветровую нагрузку в регионах России можно узнать по нормативным документам – картам в приложении Ж к СП 20.13330.2011 “Нагрузки и воздействия”.
• В сети существует множество онлайн-калькуляторов для крыши, способных если не рассчитать верно все нюансы, то хотя бы посоветовать подбор верного сечения для стропила.