Крыша дома является несущей конструкцией, которая на себя принимает всю внешнюю нагрузку (вес кровельного пирога, свой собственный вес, вес снежного покрова и пр.) и передает ее на все несущие стены дома или на внутренние опоры.
Помимо своих эстетических и несущих функций, кровля является конструкцией ограждающей, отделяя от внешней среды помещение чердака.
Основой крыши любого дома является стропильная система.
Это каркас, к которому прикреплена кровля.
Все нагрузки воспринимает именно этот скелет.
Состоит стропильная система из:
- стропильных ног;
- мауэрлата;
- прогонов боковых и прогона конькового;
- подкосов, диагональных связей, раскосов.
Когда все эти элементы (кроме мауэрлата) связывают между собой, то получается стропильная ферма.
Основой такой фермы является треугольник, который является самой жесткой из геометрических фигур.
Основным элементом каркаса крыши являются стропила.
Характеристики стропильных ног
На основании полученного значения нагрузок делается расчет стропильной ноги, её длина и поперечное сечение, в зависимости от выбранного материала, вида крыши и типа стропил – наслонных или висячих. Некоторые виды сложных крыш могут содержать и те и другие.
А в вальмовых кровлях, кроме стропильных ног используются еще и укороченные стропила, которые называются нарожниками и требуют так же своего расчета. Кроме этого в расчете нуждаются все дополнительные элементы стропильной системы, такие, как затяжки, подкосы, стойки и ригели, поскольку на них приходится определённая нагрузка, передающаяся от стропил.
Длина стропильной ноги зависит, прежде всего, от размеров здания, а также от уклона скатов кровли, который получается от выбранной формы крыши. Обычно, длину стропила стараются делать не более 6 м,
так весь пиломатериал, поступающий в продажу, имеет именно эту максимальную длину. Но случается, что размеры дома требуют стропил большей длины, в этом случае их наращивают. В основном длинные стропильные ноги бывают у накосных (диагональных) стропил, при возведении вальмовых или полувальмовых крыш.
На выбор сечения стропильной ноги оказывают влияние множественные факторы:
нагрузки постоянные и временные;вид кровельного материала;уклон скатов;тип крыши;размеры дома;климатические условия;качество материала для изготовления стропильных ног.
Для устройства крыши используют древесину хвойных пород. Но, при выборе необходимо следить, чтобы не попадались доски или брусья с синевой, множеством больших сучков.
Влажность древесины должна составлять не более 20-22%, поскольку слишком влажное дерево, по мере высыхания будет изменяться в размерах, а это в свою очередь может привести к нарушению герметичности кровли и другим негативным последствиям.
Лучше всего, если расчет стропильной системы будет производить специалист. В настоящее время достаточно фирм, которые предлагают такие услуги.
Можно самостоятельно рассчитать стропильные ноги, размеры и длину, если воспользоваться готовыми калькуляторами в интернете. Стоит только ввести в программу нужные размеры, а программа сама уже выдаст готовый результат сечения, длины и шага стропил.
В строительстве частных жилых домов, как правило, используются доски сечением 50х150 мм при изготовлении стропил крыш любой конфигурации. Шаг стропильных ног равняется примерно 1 метру, в зависимости от выбранного вида кровельного материала, количества снега в зимнее время и уклона крыши.
Так, для крыш, уклон которых составляет более 45 градусов, шаг стропил выбирается в пределах 1,2-1,4 м, а для регионов с большими снежными нагрузками это расстояние будет 0,6-0,8 м.
Доски для стропильной системы: изготовить или заказать?
Итак, начнем с того, где как именно вы будете закупать стропила – от этого зависит то, насколько дотошно нужно будет рассчитывать параметры каждой доски в конструкции.
Так, идеально, если вы сможете доверить закупку досок и балок опытному специалисту, т.к. он даже на глаз способен оценить качество материала и понять, достаточно ли будет приобретенного количества. Хотя, руководствуясь нашими советами, вы и сами вполне справитесь с такой задачей.
Этот небольшой видео-ролик вам поможет понять, какие именно доски подходят для стропильной системы:
Всего у вас три варианта приобретения стропильных досок, и разберем преимущества и недостатки каждого из них.
Способ №1. Кубометры пиломатериала
Итак, обратите внимание на такие важные моменты. Если вам предлагают древесину в кубометрах – это вполне приемлемый способ, вы просто указываете в специализированной компании количество кубометров досок и бруса. А уже на месте все это обработаете защитными пропитками и построете крышу.
Единственный момент – работы будет много, как и отходов. Поэтому вам необходимо будет приобрести досок на 10% больше, чем бы вы изначально планировали согласно со своими расчетами, чтобы был запас на подрезку, отходы и неожиданные дефекты, до этого необнаруженные.
Способ №2. Нарезанные на заказ доски
Еще один вариант – приобрести готовые стропила уже после резки. Многие компании на заказ режут древесину под нужные параметры и предоставляют уже готовый вариант, остается только собрать на крыше саму конструкцию. Отходов здесь уже будет минимум, работа пойдет быстрее, важно только, чтобы предварительно угадать с размерами стропил. Но есть один минус: в общем комплекте может не доставать одной-двух досок. Ведь не всегда на таких предприятиях работают особо внимательные люди и не факт, что те же рабочие не припрячут по бруску из каждого заказа. А вам придется закатывать рукава и изготавливать дополнительные шаблоны для отсутствующих элементов.
Как заказать готовые нарезанные доски для стропил? Просто изготавливаете проект крыши в бумажном варианте или специальной программе, показывайте проектировщику, а затем – представителю фирмы. Довольно просто!
Способ №3. Готовые стропильные фермы
Третий вариант – закупить готовые стропильные фермы. Их легче устанавливать на стены прямо на крыше, чем собирать отдельно, и вся конструкция собирается за 1-3 дня. Причем для этого уже не нужен плотник! Такие стропильные фермы собираются еще в заводских условиях и получаются вполне даже качественными. Вам остается только их установить и соединить в коньке.
Отходов здесь у вас вообще не будет, но, конечно же, готовые стропильные фермы обойдутся дороже, чем просто доски для стропил. Кроме того, обычно с фирмы изготовителя даже присылают на объект замерщика, чтобы он сам лично проверил расстояние между стенами дома и скорректировал что-то в проектной документации. А это уже что-то вроде подстраховки для вас, особенно, если расчеты стропильной системы кажутся для вас сложными (они и профессионалам даются нелегко, поверьте).
Особенности монтажа стропильных ног
Крепление стропильных ног к мауэрлату самый ответственный момент во всей постройке крыши. От правильности выполненного соединения стропил и мауэрлата зависит прочность всей конструкции крыши.
Существует два способа крепления – скользящее и жесткое
, каждое из которых подходит под определённый вид стропил – висячих или наслонных.
Жесткое крепление исключает любые подвижки, повороты или изгибы стропил. Это достигается изготовлением запилов на самом стропиле и последующем закреплении стропильной ноги с мауэрлатом при помощи металлических скоб, проволоки или длинных гвоздей, а также с использованием металлических уголков.
Скользящее соединение, или как его часто называют «шарнирное», может иметь две степени свободы.
Такое соединение часто используется при строительстве деревянных домов, чтобы дать крыше свободу постепенно оседать на сруб, который в течение нескольких лет может давать усадку. В этом случае соединение стропильных ног на коньке не делается жестким. Сама стропильная нога при скользящем сопряжении соединяется с мауэрлатом с помощью запила и укреплением с боков двумя гвоздями, забиваемых наискосок, по отношению друг к другу или путем забивания одного гвоздя сверху вниз в стропильную ногу с проникновением в мауэрлат.
Другие способы – использование металлических пластин, в которых имеются отверстия для гвоздей или соединение стропила и мауэрлата металлическими скобами.
При строительстве вальмовой крыши диагональная стропильная нога часто получается больше 6 метров в длину, поэтому требует наращивания.
Это достигается спариванием двух досок, которые применяются при устройстве обычных стропил. Диагональные стропила всегда длиннее рядовых, к тому же они испытывают нагрузку в полтора раза превышающую ту, которая приходится на обычные стропила, так как на них опираются еще и накосные ноги.
Читайте также:
Для того чтобы произвести расчет стропильной системы крыши человек, не знакомый со всеми нюансами сложных проектных вычислений согласно СНИП и другим нормам, может воспользоваться нашими строительными калькуляторами крыш
.
В качестве исходных параметров необходимо ввести данные некоторых элементов стропильной системы:
- указать шаг стропил (расстояние между ними — шагом регулируют нагрузку на систему стропил),
- размеры стропил — так называемое сечение = толщина x ширину доски или бруса
Тут стоит сказать, что доска — более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает нагрузки, и что немаловажно — стоит в разы бюджетнее.
В двух таблицах ниже мы собрали часто применяемые в строительстве размеры стропильных ног и обрешетки
в разбивке по видам кровельного покрытия. Минимальный угол наклона кровли также приведен оптимальный в зависимости от его типа, кое-где угол указан минимальный, но все -согласно СНИП.
Основные наиболее часто используемые параметры элементов стропильной системы — шаг и сечение стропил, угол наклона крыши в зависимости от типа кровельного материала:
| Тип кровли | Оптимальный уклон кровли, градусов | Шаг стропил, | Сечение стропил, |
| Профнастил | (оптимум — 20-30) | доска 5 x 15 | |
| доска 5 x 20 | |||
| Цементно-песчаная черепица | ≤ 75; ≤ 90; ≤ 110 | доска 5 x 15 | |
| керамическая черепица | доска 5 x 15; 6 x 18 | ||
| мягкая кровля (рулонная; битумная черепица) | доска 5 x 15 | ||
| Металлочерепица | доска 5 x 15; 5 x 20 (для утеплителя) | ||
| доска 5 x 15; 5 x 15 | |||
| асбестоцементные листы обыкновенного профиля | |||
| асбестоцементные листы унифицированного профиля |
Произвести расчет стропил двускатной крыши в автоматическом режиме вам поможет калькулятор стропил на нашем сайте.
Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке
и по материалу кровли:
| Тип кровли | Кров. материал Длина x ширина x толщина, мм | Уклон кровли, градусов | Шаг обрешетки, см | Сечение обрешетки, см | Контр-обрешетка, см (шаг = шагу стропил) | Нахлест кров. листов, см |
| Профнастил: | Min 12 (оптимум — 20-30) | соответственно углу уклона | доска 3 x 10 | ширина бруса чуть меньше стропил при толщине 2,5 — 4 | горизонт. нахлест: угол кровли меньше 15° — 20 см; 15-30° — 15 -20; от 30° — 10 -15 | |
| НС-20 | толщ 0,55 | 30; 45 | 40; 60 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 50; 70 | ||||
| НС-35 | 0,55 | 30; 45 | 100; 100 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 120; 130 | ||||
| С-44 | 0,55 | 30; 45 | 90; 150 | |||
| 0,75 | 30; 45 | 110; 140 | ||||
| Цементно-песчаная черепица и керамическая черепица | от производи-теля и типа | 22 — 30 | 31,2 — 33,5 | брус от шага стропил: 3 x 5; 4 x 5; 4 x 6 или 5 x 5 | от 3 x 5 | 8,5 — 10,8 |
| 30 — 90 | 32,1 — 34,5 | доска 5 x 15; 6 x 18 | 7,5 — 10,8 | |||
| мягкая кровля (рулонная; битумная черепица) | от производи-теля | от 7 | 1. рулонная — на сплошной обрешетке 3 — 5 мм зазор; 2. мягкая черепица — 30 см шаг досок обрешетки под ОСБ | 1.сплошная 2.обрешетка из доски 2.5 x 10-15 + ОСБ 9мм | от 3 x 5 | для рулонных — 15-30; для мягкой черепицы — от 15 |
| Металло- черепица | оптим. 4500 x 1160 — 1190 x 0,5 высота профиля 1.8 — 2.5 см шаг волны 35-40 см | от 20 | 80 — 100 (от волны) | доска 5 x 20; брус 4 x 6 | от 3 x 5 | в зависимости от марки 6 — 9 |
| Шифер | 3600 х 1500 х 8-10 3000 х 1500 х 8-10 2500 х 1200 х 6-8-10 | 14 — 60; оптим. 25-45 | лист должен опираться на 2 бруса обрешетки | от 3 x 5 | от 12 до 30 | |
| асбестоце-ментные листы обыкновен. профиля | 50 — 54 | доска 5-6 x 10;брус от 5 x 5 | должна перекрывать волну | |||
| асбестоце-ментные листы унифиц. профиля | 60 — 75 | доска 5-6 x 10; брус от 7,5 x 7,5 | ||||
| битумный волнистый лист (еврошифер) — на примере ондулин | 2000 x 950 x 3 высота волны 36 | 5 — 10 | 5 | сплошная (зазор до 5 см) | от 3 x 5 | 3; боковой — 2 волны |
| 10 — 15 | 45 | 2; боковой — 1 волна | ||||
| от 15 | 60 | доска 5 x 20; брус 4 x 5; 5 x 5 | 1,7; боковой — 1 волна |
Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.
Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.
Если у вас не сложная архетиктурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.
На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов
| Пролёт (м) |
| Шаг установки (м) |
Еще раз повторим, что в упрощенном формате просчитать способность кровельной системы выдержать нагрузки способен каждый.
Онлайн калькуляторы крыши помогут вам рассчитать количество лесоматериала, кровельных и подкровельных материалов для постройки крыши и стропильной системы а также параметры крыши, обрешетки и стропильных ног.
Таким образом, вы сможете примерно прикинуть сколько строительных материалов нужно закупить, каким образом и в каком количестве будут располагаться обрешетка и стропила.
Постройка любого дома завершается возведением крыши, для которой необходимо сделать стропильную систему. В ее конструкцию входят: мауэрлат, стропильные ноги, подкосы, затяжки, нарожники, стойки, шпренгели, обрешетка и другие элементы, обеспечивающие жесткость и прочность.
Стропильная нога в разных конструкциях крыш может называться накосной (диагональной) или рядовым стропилом. Размеры стропильной ноги подбирают исходя из постоянных и переменных нагрузок, которые в дальнейшем будут воздействовать на кровлю. Это необходимо для того, чтобы стропила получились достаточно прочными, чтобы выдержать воздействие.
- вес покрытия;
- масса прочих элементов стропильной конструкции;
- вес гидро- и пароизоляционных материалов;
- массу отделки потолка, если имеется мансардное помещение.
Как подсчитать нагрузки на стропильную систему?
Итак, отталкиваться нужно будет от того, в какой именно местности вы проживаете. Ведь именно от этого и зависит доска для стропил: размеры подбираются так, чтобы крыша сохраняла максимальную целостность и при этом успешно противостояла как статическим, так и динамическим нагрузкам.
Вот вся совокупность нагрузок, которые вам придется учитывать при проектировании стропильной системы и ее параметров:
Что такое предельные состояния крыши?
А теперь – подробнее. Для того, чтобы точно определить, какое сечение стропил необходимо для устройства крыши, сначала нужно произвести расчет сумы всех-всех возможных нагрузок. Этот расчет делают по так называемому методу «предельных состояний», когда конструкция крыши теряет свою способность сопротивляться внешним воздействием ветра, большому количеству снега или получает при этом значительную деформацию.
Когда это происходит? Когда у конструкции крыши уже исчерпана несущая способность, устойчивость и выносливость. Т.е. это тот самый момент, когда снега на крыше так много, что стропильная система не выдерживает его и ломается, или конструкция крыши такова, что сильный ветер способен в итоге ее сорвать. Причем здесь учитывать нужно одновременно данные как статических, так и динамических нагрузок:
- когда снег, утепление и кровельное покрытие давят на крышу, это – статическая нагрузка;
- ветер и другие воздействия, которые вызывают раскрытие узлов крыши или прогиб стропил – это динамические нагрузки.
Если крыша не справится со всем этим по отдельности или в совокупности, то это приведет к негативным последствиям. Кроме того, опасно само по себе, когда у стропил возникают трещины, прогибы и другие поначалу не заметные проблемы, которые плохо сказываются на несущих способностях конструкции. Очень важно не допустить всего этого.
Как узнать типичные нагрузки определенной местности?
Для того, чтобы дотошно рассчитать давление на крышу, у нас есть отдельная статья. Вам нужно будет просто посмотреть по карте вашей местности среднестатистические ветровые и снеговые нагрузки, по ним определить минимальную толщину сечения стропил и их минимальный шаг расположения вдоль ската:
У вас есть два пути работы со всеми этими данными:
- Способ №1. Рассчитать все до миллиметра при помощи специальных формул, онлайн-калькулятора или ума нанятого специалиста по крышам.
- Способ №2. Ориентироваться на традиции строительства в конкретном регионе и сделать самые простые подсчеты с запасом.
Дело в том, что неспроста в каждой стране дома между собой похожи. Например, в самых снежных регионах России издавна строят высокие острые крыши, а в особо ветренных – больше пологие. Если стандартная высота снежного покрова в вашей местности выше средней по стране, тогда либо вам лучше построить крышу с крутыми скатами, либо делать стропила в два раза толще и прочнее, чтобы они смогли выдержать всю необходимую нагрузку. Поэтому, если вы хотите приобрести доски для стропил со стандартными значениями, организуйте такой же угол наклона крыши, как у соседей – вот и вся хитрость.
Итак, если вы знаете, какая примерно будет действовать нагрузка на крышу в процессе ее службы, то узнаете и ту, что будет воздействовать на каждое отдельное стропило. Как? Просто делите нагрузку на их количество, и здесь важно знать, справятся ли сами стропила с возложенной на них ответственностью. А это, в свою очередь, тоже можно выяснить.
Характеристики стропильных ног
Опираясь на расчет нагрузок, выбирают — размеры должны быть такими, чтобы они могли выдержать планируемое воздействие. При этом обращают внимание на тип кровельного покрытия, вид крыши. Стропила могут быть наслонными или висячими, сложные кровельные системы состоят из обоих видов.
В вальмовых кровлях помимо стропильных ног используют и укороченные стропила – нарожники, которые также приходится рассчитывать. Нужно вычислить размеры и дополнительных элементов стропильной системы – затяжек, стоек, подкосов, ригелей, так как на них передается часть нагрузки от стропил.
Длину стропильной ноги определяют, исходя из параметров здания и уклона кровли, который зависит от выбранного типа крыши. Размер стропил для крыши в длину обычно не превышает 6 метров, поскольку в продаже нет пиломатериалов большей длины. Но бывает, что габариты дома требуют использования элементов большей длины – в этой ситуации их наращивают (читайте: » «). Длинные стропильные ноги чаще всего встречаются у диагональных деталей, при строительстве полувальмовых или вальмовых крыш.
На подбор сечения стропильной ноги влияют различные факторы:
- уклон скатов;
- тип материала для покрытия;
- размеры дома;
- вид крыши;
- климатические особенности региона;
- качество материала, из которого они изготавливались.
Для создания стропильной системы обычно используют хвойные породы древесины. При выборе необходимо обращать внимание на то, чтобы на брусьях или досках не было синевы, большого количества сучков.
Влажность сырья должна составлять не больше 20-22%, так как чересчур влажное дерево будет изменяться в размерах во время высыхания, и это может стать причиной нарушения герметичности кровли и прочих неблагоприятных последствий.
Все расчеты, связанные со стропильной системой, в том числе и , желательно поручить специалисту – в настоящее время достаточно предприятий, которые оказывают данную услугу. Также можно найти в интернете готовые программы, позволяющие рассчитать стропильные ноги — их длину и размеры. В программу нужно только ввести данные, необходимые для расчета, и программа вычислит, какими должны быть сечение, длина и .
При строительстве кровли частных домов часто используют доски. Размер доски для стропил таков, что сечение составляет 50х150 миллиметров – они подходят для крыш различной конструкции. Шаг стропильных ног приблизительно равен одному метру – это расстояние зависит от типа кровельного материала, уклона крыши и количества снега в зимний период.
Если уклон крыши превышает 45 градусов, тогда шаг стропил может быть равен 1,2 — 1,4 метра. Если же для региона характерны зимы с большим количеством снега, то шаг между стропилами будет равняться 0,6 — 0,8 метра.
Большое внимание нужно уделять и типу кровельного материала. Наиболее тяжелой является натуральная черепица. Чем больше будет длина ног у стропил и шаг между ними, тем больше будет и сечение. Размеры бруса для стропил обычно составляют 150х150 миллиметров.
Предварительные расчеты
Стропильная система крыши Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.
Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:
- длину стропил;
- шаг монтажа элементов;
- расчетные показатели будущих нагрузок.
Необходимая информация приведена в следующей таблице.
Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения
| Длина стропил, м | Расстояние между стропилами, см | Размер сечения бруса стропил, см |
| До 3 | 120 | 8х10 |
| До 3 | 180 | 9х10 |
| До 4 | 100 | 8х16 |
| До 4 | 140 | 8х18 |
| До 4 | 180 | 9х18 |
| До 6 | 100 | 8х20 |
| До 6 | 140 | 10х20 |
Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:
- мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
- диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
- затяжки – 5х15 см;
- прогоны – 10х10, 10х20 см;
- подкосы – 10х10 или 15х15 см;
- подшивочные доски – 2,5х10 см;
- ригели – 10х15 или 10х20 см.
Расчет нагрузки на стропила
Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.
Расчет стропильной системы
Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.
Расчет стропильной системы
Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.
Стропила односкатной крыши
По возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метров
Для определения длины стропила воспользуйтесь теоремой Пифагора
Расчет сечения стропил зависит от материала кровли
Видео — Расчет стропил своими руками
Монтаж стропильных ног
Очень важно правильно прикрепить стропильные ноги к мауэрлату. От того, как будет выполнено с мауэрлатом, зависит прочность и надежность крыши. Существует два варианта крепления – жесткое и скользящее. Каждое из них подходит к определенным стропилам – висячим или наслонным.
Жесткое крепление делает невозможными любые повороты, подвижки или изгибы стропил. Для этого делают запилы на стропиле и закрепляют ногу с мауэрлатом с помощью проволоки, металлических скоб или длинных гвоздей. Также можно использовать металлические уголки.
Скользящее соединение (также его называют шарнирным) может обладать двумя степенями свободы. Его обычно используется при сооружении кровли над деревянным домом, поскольку оно позволяет крыше со временем оседать на сруб, который на протяжении первых нескольких лет дает усадку. В данном случае соединение стропил с коньком делают не жестким. При таком способе стропильная нога стыкуется с мауэрлатом при помощи запила и укрепления с обеих сторон двумя гвоздями, забитыми наискосок или напротив друг друга. Также возможно забить в стропильную ногу один гвоздь в направлении сверху вниз, с проникновением в мауэрлат (
Общая характеристика
Стропильная является основной несущей конструкцией. На нее приходится основная нагрузка. Чтобы обеспечить надежность системы, каждая стропильная нога крепится жестко. Это позволяет кровле выдерживать порывы ветра, снежные наносы и прочие воздействия.
Материалом для подобных элементов конструкции чаще всего служит древесина. Ее проще корректировать, а стоимость работ значительно снижается. Следует уделить особое внимание особым антисептическим и противопожарным пропиткам.
Угол наклона стропильных элементов равняется уклону скатов кровли. Низ упирается в мауэрлат. Это позволяет равномерно распределять нагрузку. Верх этих элементов опирается на брус под коньком или промежуточные подгоны.
Стропильные ноги порой еще называют диагональной или накосной ногой, а также просто стропилом.
Нагрузка
Нога стропильная подвергается различным нагрузкам. Это постоянные и временные разновидности. К первой группе относят суммарный вес, которым обладает стропильная система, а также прочие материалы кровли (пароизоляция, гидроизоляция, рубероид, шифер). Также сюда относят элементы внутренней отделки помещения или мансарды.
Временные нагрузки могут возникнуть вследствие самых разных причин. Их можно просчитать только приблизительно. В этом случае учитывают максимально возможную величину осадков, которая может наблюдаться в этой климатической зоне. Также на кровлю могут воздействовать порывы ветра. Если в этой местности они продолжительные и обладают большой силой, следует учитывать эту особенность при расчетах.
Необходимо учитывать вес людей, которые будут выполнять строительство или обслуживание кровли в будущем, а также суммарную величину их инструмента. Учитывают нагрузку, которую будет оказывать дополнительное оборудование (дымоход, антенна, аэратор, вентиляция и т. д.). Если на кровле будут установлены дополнительные сооружения, учитывают и их вес.
Рекомендации
Сделать все расчеты перед началом работ по возведению крыши достаточно просто. Единственное, что требуется – это скрупулезность и внимательность, не следует также забывать о проверке данных, после завершения процесса.
Одним из параметров, без которого в процессе расчетов не обойтись будет общая площадь крыши. Следует изначально понимать что этот показатель представляет, для лучшего понимания всего процесса вычисления.
Имеются некоторые общие положения, которых рекомендуется придерживаться в процессе расчета:
- Первым делом определяется длина каждого из скатов. Эту величина равна промежуточному расстоянию между точками в самой верхней части (на коньке) и самой нижней (карниз).
- Вычисляя такой параметр необходимо учитывать все дополнительные кровельные элементы, например, парапет, свес и любого рода сооружения, которые добавляют объем.
- На этом этапе также должен быть определен материал, из которого будет конструироваться кровля.
- Не нужно учитывать при вычислениях площади элементы вентиляции и дымохода.
ВНИМАНИЕ!
Приведенные выше моменты применимы в случае с обычной крышей, имеющей два ската, но если план дома предполагает наличие мансарды или иную разновидность формы крыши, то расчеты рекомендуется проводить только с помощью специалиста.
Лучше всего вам поможет в расчетах калькулятор стропильной системы двухскатной крыши.
Расчет стропильной системы двухскатной крыши: калькулятор
Правила расчета
Чтобы выполнить расчет стропильной ноги, следует после оценки нагрузки определиться с типом материала, а также видом самой кровельной системы. Она может быть подвешенной или наслонной. В первом случае стропила имеют две точки, но которых стоят крайние опоры. Это создает распирающее усилие по горизонтали. выполняют работу на сжатие и изгиб. Чтобы снизить это усилие, выполняют их соединение при помощи растяжки.
Наслонный тип конструкции применим в строениях со средней несущей стеной или промежуточными опорами, концы которых примыкают к внешним стенам. Стропильная нога при этом выполняет функцию лишь на изгиб. При этом общие затраты материала снижаются. Но такая система подходит лишь тем строениям, в которых опоры отстоят друг от друга не дальше, чем 6,5 м.
Выполняя расчет, учитывают также угол наклона кровли. На этом этапе продумывают также все дополнительные элементы системы.
Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши
Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.
При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:
- По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr — это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A — расстояние между стропилами в метрах, а Q — суммарная нагрузка в кг/м².
- Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
- Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H — это высота сечения в см, Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr — распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B — ширина сечения см, Rизг — сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt — это квадратный корень.
- Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B — ширину сечения (см), а H — высоту сечения (см).
- Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.
Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)
| Толщина доски — ширина сечения (B) | Ширина доски — высота сечения (H) | ||||||||
| 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 | — |
Пример расчёта несущей конструкции
Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м. В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².
Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.
Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:
- Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м — распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
- H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
- H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
- 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
- 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
- H ≥ (примерная высота сечения стропила).
В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).
Длина
Длина стропильной ноги также рассчитывается в соответствии со всеми существующими условиями эксплуатации кровли. Изначально следует определить размер самого здания. При этом учитываются все выступы, веранды, мансарды, которые содержит план постройки.
Далее продумывается форма и угол уклона кровли. Далее, исходя из полученных данных, выбирают длину стропильной ноги. Обычно этот показатель не превышает 6 м. Это связано со стандартизацией пиломатериалов, поступающих в продажу. Чтобы приобрести более длинные разновидности изделий, придется выложить приличную сумму денег.
При необходимости эти элементы конструкции наращивают. Потребность в длинных стропильных ногах возникает иногда при обустройстве вальмовых, полувальмовых или диагональных стропил.
Сечение
После расчета длины требуется определить сечение стропильной ноги. На его тип влияет несколько факторов. Все условия эксплуатации, характерные для кровли, будут иметь значения в этом процессе. Уровень нагрузок, наклон кровли, разновидность крыши необходимо учесть при выборе сечения. Немаловажным фактором является общая площадь постройки, ее конфигурация. Чем больше факторов будет оказывать воздействие при эксплуатации постройки, тем шире сечение стропил следует выбирать.
Также не стоит забывать учесть особенности климатической зоны. Важно сразу же спланировать, какой материал применяется в ходе возведения стропил. Чаще всего это древесина. Она должна быть хорошего качества. для стропил должна составлять 20-22%.
На сегодняшний день существует множество специальных программ, которые позволяют рассчитать сечение стропильной ноги. Чтобы не допустить ошибки, следует воспользоваться ними. Но правильнее доверить эту работу профессионалу. Самый популярный размер сечения — 50 на 150 мм.
Как выполняется определение общей площади
Перед тем, как рассчитать площадь двухскатной крыши, нужно произвести описанные выше вычисления и обратить внимание на такие нюансы:
- площадь крыши состоит из суммы площадей каждой скатной поверхности;
- если скаты одинаковые, то для получения итогового результата нужно произвести вычисления одного из них и умножить на «2»;
- если скатные поверхности разных размеров (что тоже встречается, хоть и редко), тогда рассчитывается квадратура каждой в отдельности, и они суммируются;
- для простой формы скатной поверхности (правильный прямоугольник), когда углы равны 90 градусов, расчёт основывается на определении площади прямоугольника. Если форма неправильная (есть углы, не равные 90 градусам), тогда скат целесообразнее разделить на более мелкие фигуры – прямоугольный треугольник с прямоугольником, а затем уже суммировать найденные для них площади;
- собираясь рассчитать площадь кровли двухскатной крыши, не стоит забывать о том, есть ли мансардные окна, вентиляционные отверстия, трубы от дымохода, парапеты, а также обратить внимание нужно на карнизы и фронтонные свесы.
Теперь вспомним несколько формул из курса геометрии и попробуем произвести вычисления для самого простого типа конструкции. Вооружившись обычным калькулятором, рассчитать площадь двухскатной крыши можно, и для этого понадобятся первичные данные.
Расчет двухскатной крыши — конструкции и площади
В первую очередь нужно узнать каждую сторону прямоугольника, т.к. площадь будет равна их произведению:
- одна из них будет равна длине ската, к которому добавлена величина карнизного свеса;
- вторая – длине дома вместе с удвоенным значением фронтального свеса (не забывайте учитывать, что он добавляется с двух сторон).
Допустим, у нас дом 9х10 метров. Длину ската можно найти, отталкиваясь от сути теоремы Пифагора, по которой квадрат гипотенузы (она у нас выступает в роли длины ската) равен сумме квадратов катетов (в нашем случае это высота конька и половина ширины здания – 3,15 м и 4,5 м). Выполнив несколько арифметических действий, получаем величину ската 5,5 метров. Фронтонный свес составит 0,6 м, а карнизный – 0,5 м.
Подставив в основную формулу все данные, получим:
S=(10+2*0,6)*(5,5+0,5)=67,2 кв. метра.
У нас получилась площадь одной скатной поверхности, а для определения всей крыши её необходимо умножить на «2» (в случае, если две стороны одинаковых размеров).
Результат: S общ. = 134,4 кв. метра.
Все эти данные нужно получить ещё на этапе проектирования, для того, чтобы заложить в смету все необходимые расходы на приобретение материалов для строительства двускатной крыши. Покупая кровельное покрытие, нужно брать небольшой запас, т.к. оно обязательно будет укладываться внахлёст, а значит, с большим расходом. Чем круче скатные поверхности и выше угол наклона, тем «расходнее» окажется покрытие, в основном на запас берут от 8 до 15 процентов.
Основы монтажа
Узел стропильной ноги состоит из нескольких элементов. К ним относятся ригель, стойки и подкосы. Особенно важно их участие в системе небольшой ширины. Если этого не сделать, со временем стропильная конструкция может провиснуть. Поэтому в подобных случаях обустраивают специальную решетку.
Ноги стропил, как известно, опираются на мауэрлат. Его располагают по всей ширине постройки или подкладывают только под низ элементов конструкции. Если стропильная система деревянная, мауэрлат делают из бревна или бруса. Это верх сруба. Но в кирпичных постройках мауэрлат устанавливается вровень внутренней поверхности стен. Между ними укладывается слой гидроизоляции.
Монтаж обычной крыши
Стропильная нога и мауэрлат выступают очень важными элементами всей конструкции. От правильности их монтажа зависит качество кровли. Их можно крепить двумя способами. Монтаж бывает жестким или скользящим. Правильную разновидность выбирают в соответствии с типом стропильной системы (наслонная, висячая).
Жесткий тип крепления обеспечивает неподвижность конструкции. При этом на стропилах делают запилы. Элементы конструкции закрепляются металлическими скобами, уголками, проволокой или длинными гвоздями.
Скользящее соединение называют еще шарнирным. Если необходимо обеспечить свободу оседания деревянных элементов на сруб, этот тип монтажа предпочтительнее. На стропильной ноге делают запил и крепят ее с мауэрлатом двумя гвоздями. Их вбивают наискосок. Еще один гвоздь вбивают сверху.
