Расчет шага и расстояния между стропилами

Оптимальное и минимальное значение

Шаг является расчетной единицей.


То есть «на глазок» его выставлять не рекомендуется.

Ведь он зависит, прежде всего, от нагрузки на каркас крыши и сечения стропильных ног.

Можно взять для их сооружения толстую доску и интервал между ними сделать 120 см.

А зачем?

При таком расстоянии может начать прогибаться обрешетка.

Да и утеплитель как укладывать?

Ведь у большинства материалов ширина равняется 1 метр.

Вот и принимают при расчете примерный шаг в 1 метр.

Минимальное расстояние между стропильными ногами составляет 70 см.

А для получения оптимального значения под каждый материал необходимо выполнять расчет.

Способы крепления стропила к мауэрлату

Крепление стропил – один из наиболее важных моментов монтажа кровли. От способа крепления зависит уровень сопротивляемости крыши неблагоприятным погодным условиям: ветру, снежным завалам, резким колебаниям температуры.

Дерево сжимается при высоком температурном режиме и расширяется при повышенной влажности.

Поскольку вся система стропил как бы «дышит», для профилактики смещений и разрывов соединения не следует делать жесткими.

Особенно большую опасность при некорректном монтаже предоставляет возможность возникновения действующих на стены дома распорных сил.

Есть два способа соединения мауэрлата и стропил: жесткое и скользящее. Тип сопряжения выбирают в зависимости от формы кровли и конкретного вида стропил: висячих или наслонных.

Жёсткое крепление

Основным правилом жесткого крепления является абсолютное исключение каких бы то ни было взаимодействий (поворотов, сдвигов, кручения, изгибов) между деталями конструкции.

Этого можно достичь двумя способами крепления:

  • при помощи уголков с опорным подшивным бруском;
  • путем создания на стропильной ноге «седла» (запила) с последующим закреплением получившегося соединения при помощи гвоздей, проволоки, скоб.

При первом варианте стропила опираются на мауэрлат при помощи опорного бруска.

Благодаря использованию подшитого бруска длиной до 1 метра, стропило жестко опирается по линии давления и при помощи уголков из металла фиксируется с боков, чтобы избежать поперечных смещений.

Второй метод практикуется намного чаще: гвозди забивают по направлению один к другому с боков. Таким образом, внутри мауэрлата они скрещиваются. Третий гвоздь забивают вертикально.

Данный способ позволяет получить максимально жёсткий узел крепления стропил к мауэрлату.

При обоих типах сопряжения для страховки производится дополнительное соединение стропил со стеной с применением анкеров и проволоки-катанки.

Скользящее крепление

Данный тип соединения (с двумя степенями свободы) называют также шарнирным. Создается оно посредством применения крепежа для свободного перемещения (в некоторых пределах) одной из деталей сопряжения.

Конкретно в этом случае такой деталью становится стропило по отношению к мауэрлату.

Есть несколько способов данного вида крепления, сохраняющего возможность сдвига.

  1. Создается запил, а стропильная нога укладывается запилом на мауэрлат:
  • производится крепление при помощи двух гвоздей наискосок (с боков) по направлению один к другому;
  • крепление осуществляется с использованием одного гвоздя, который забивается вертикально по направлению сверху вниз в мауэрлат через стропило;
  • вместо гвоздей может использоваться пластина из металла с отверстиями для гвоздей;
  • стропило и мауэрлат соединяются с помощью скобы.

Стропило выпускается за стену, при этом применяется единичное крепление с помощью крепежных пластин. Соединение производится с использованием «салазки» – особого металлического крепежа, предназначенного для стропил.

Все перечисленные способы позволяют стропильной ноге упираться в мауэрлат, однако элементы конструкции сохраняют возможность передвижения относительно друг друга при подвижках.

Скользящий тип крепления очень часто применяется при строительстве домов, но особенной популярностью он пользуется при возведении деревянных домов из бруса и бревен, в которых усадка стен приводит к искажению геометрии постройки.

При применении жесткого типа соединений это может стать причиной разрушения стен. Скользящие соединения дают возможность фронтонам, бревенчатым стенам и всей кровле постепенно как бы подстраиваться под происходящую усадку.

Конструкцию собирают на земле: делают все необходимые замеры, в стропильных ногах и мауэрлате выпиливают врезки, основательно подгоняют. После этого элементы крыши по порядку устанавливают на здание.

Выбор сечения стропил и их материала


Для Подмосковья, учитывая уже собранную нагрузку, применимы деревянные стропила. Они могут быть выполнены в виде бруса или оцилиндрованного бревна, сечение четко коррелирует с шагом стропил и длиной стропильной ноги.

Как видно из таблицы, даже при небольшой длине ската (до 3 м) и малом расстоянии между стропилами необходимо сечение не менее 80х100 мм. Собственный вес такого бруса (или бревна диаметром 100 мм) составит около 8 кг. Необходимо проверить, насколько собственный вес стропил увеличит общий вес кровельного пирога (а соответственно, нагрузку на стропила).

Пример расчета 1 (Подмосковье)

Для этого примем длину стены 6 м, длину ската 3 м и предварительно выберем шаг 1 м. Требуется 7 штук стропил весом 56 кг, общая площадь крыши составляет 18 кв.м. Итого для Подмосковья (берем нагрузку по максимуму)

18х312+7х8=5 672 кг (на всю крышу). Вспоминая формулы сопромата, применяем стандартный метод вычисления несущей способности балки (в данном случае стропила).

Допустимый момент сопротивления бруса с сечением bxh=8х10 (высота на ширину)

W = bh2/6=133 см.куб.

Балка с таким моментом может выдержать прогиб (R в формуле – модуль упругости древесины, для сосны второго сорта, которая обычно идет на конструкции, R=150 кгс/см.кв.)

M = WR=133х150=20 615 кг*см = 206 кг*м

С учетом длины пролета 3 м распределенная нагрузка на погонный метр балки

Q=8M/l2=8х206/32=183 кг/м.

Если шаг балок принят 1 м, то максимальная распределенная нагрузка на квадратный метр составляет, как уже было рассчитано выше, по максимуму 312 кг, что почти вдвое выше допустимого. Следовательно, данный шаг и/или сечение стропил не подходят.

Проводим повторную проверку, выбирая шаг стропил 600 мм. В этом случае максимальная допустимая нагрузка на погонный метр стропила будет

Q=183/0,6=305 кг/м.

Это уже гораздо ближе к требуемой нагрузке.

Но более рационально не уменьшать шаг стропил двускатной крыши, а увеличить сечение бруса.

Если мы примем следующее по порядку сечение из предложенной выше таблицы (8х13 см), получим

W = bh2/6=225 см.куб.

M = WR=225х150=33 800 кг*см = 338 кг*м

Q=8M/l2=8х338/32=300 кг/м.

Уменьшая шаг стропил до 0,9 м, получаем допустимую распределенную нагрузку 300/0,9=33 кг/м, что вполне достаточно для заданных условий.

Пример расчета 2 (Петропавловск-Камчатский)

При тех же начальных условиях – длина стены 6 м, скат трехметровый, шаг 1 м – нагрузка на крышу составляет по максимуму 592 кг без учета веса стропил. Из приведенного выше примера расчета понятно, что для такой нагрузки надо либо серьезно увеличивать сечение балки, либо сокращать шаг. Оба варианта не рациональны, поскольку за счет веса балок увеличат нагрузку на несущие конструкции здания на 12…25%, что нежелательно.


Но можно заменить материал, приняв металлические стропила.

В этом случае обрешетка будет не сплошной (как предложено в примере сбора нагрузки), а разреженной, и также металлической. Соответственно, вес конструкции уменьшиться как минимум на 15…30 кг/кв.м., а несущая способность возрастет.

Посчитать несущую способность двутавра или швеллера сложнее, чем бруса с прямоугольным сечением, для этого необходимо использовать специальные формулы.

Для примера приведена форма расчета двутавровой балки в расчетной программе.

Используем формулы расчета из примера 1, заменив рассчитываемый момент сопротивления уже известным моментом для стальной балки. Имеем в виду, что модуль упругости стали (как на сжатие, так и на растяжение) составляет 21 000 кгс/см.куб.

Для двутавра №10

W = 39,7 см.куб.

M = WR=39,7х21 000 =833 700 кг*см = 8337 кг*м

Q=8M/l2=8х8337/32=7410 кг/м.

Полученное значение намного превышает величину предельной нагрузки на крышу. Соответственно, пролет здесь можно спокойно увеличивать до 2м – это не приведет к разрушению конструкции.

Обшивка, обрешетка, контробрешетка

Здесь сложно выполнить точные расчеты, не зная заранее о планируемых вариантах работ.

Но рассчитывать лучше на максимальную нагрузку, поэтому можно принять для вычислений:

  • сплошную обрешетку из листов фанеры (толщина не менее 12 мм, вес около 6,5 кг/м.кв), OSB (та же толщина, вес примерно 7,7 кг/м.кв), гипсоволокно (толщина 12…12,5 мм, вес 12…14 кг/м.кв.);
  • обязательную контробрешетку (вариант устройства кровли из металлочерепицы) из бруса 50х50 мм. Учитывая, что бруски набиваются не в сплошную, а с шагом 300…400 мм, вес контробрешетки на квадратный метр крыши можно принять примерно равным 3…4 кг;
  • обшивка изнутри часто выполняется вагонкой, возможен вариант с обшивкой листами фанеры или OSB с последующей штукатуркой. В первом случае вес отделки будет примерно равен 6…11 кг/м.кв., во втором – 8…11 кг/м.кв. (с учетом слоя штукатурки, рассчитать вес которого можно здесь).

Сюда же следует приплюсовать вес крепежа – не менее полукилограмма на квадратный метр. Итог – 16…22 кг/м.кв.

Таким образом, для уже приведенных примеров (Подмосковье и Петропавловск-Камчатский) нагрузка на квадратный метр составит уже 195…312 кг/м.кв. и 516…592 кг/м.кв. соответственно.

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:

  1. Вид покрытия для кровли.
  2. Вид стропильной системы и конструктивных особенностей крыши.
  3. 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

  1. Из всех кровельных покрытий, ее вес практически наименьший, но по прочности она преобладает над многими материалами для кровли.
  2. Довольно простой монтаж.
  3. Практически нет необходимости возводить мощную стропильную конструкцию.

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.

Виды стропильных систем

Конструктивные системы стропильной кровли могут быть трёх видов:

  1. Наслонные стропила. Стропила опираются по двум сторонам. Снизу – на мауэрлат, сверху – на ригель. В качестве промежуточных опор могут использоваться стойки и подкосы. Чаще всего используются в зданиях с небольшим расстоянием между торцами или при возможности поставить стойки или стену посередине мансарды. При больших пролётах стропил (больших расстояниях между продольными стенами) могут дополнительно использоваться стойки, подкосы или затяжки. Наслонные стропила просты в расчётах. Обычно самым мощным элементом такой системы является ригель, который несёт на себе половину нагрузки от всей конструкции кровли.
  2. Висячие стропила. При отсутствии возможности использования ригеля в качестве верхней опоры, разумно использовать эту стропильную систему. Висячие стропила опираются только на мауэрлат, а в верхней точке соединяются между собой с помощью накладки. Эта стропильная система работает под нагрузкой как ферма. Наибольшее давление приходится на наружные стены. Возникает горизонтальная сила – распор, которая может привести к смещению стен. В конструкции висячих стропил распорное усилие воспринимает затяжка, которая стягивает стропильные ноги и не даёт им разъезжаться.Висячие стропила классифицируются в зависимости от месторасположения затяжки:1) Треугольная трёхшарнирная арка. Затяжка и стропила образуют треугольник. Затяжка располагается в уровне перекрытия;2) Треугольная трёхшарнирная арка с подвесом. При большом пролёте стропил затяжка может не пройти по требованиям прогиба. Чтобы предотвратить её провисание, затяжку подвешивают к коньку. Но при такой системе, так же, как и при системе наслонных стропил, посередине мансарды образуется ряд стоек;3) Треугольная трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой. Затяжка располагается чаще всего в уровне потолка мансардного помещения. Такая схема менее выгодна с точки зрения работы конструкции. Чем выше расположена затяжка, тем больший распор она воспринимает. Висячие стропила должны рассматриваться как треугольная ферма, что усложняет расчёт.
  3. Комбинированные стропила. К комбинированной системе можно отнести распорные наслонные стропила. Они нуждаются как в установке ригеля, так и в затяжке. В отличие от предыдущих вариантов, в которых стропила к мауэрлату крепятся шарнирно, здесь стропильная нога крепится жёстко, поэтому в системе возникает распор. Для такой системы мауэрлат должен быть надёжно прикреплен к стене, а сама стена быть прочной и толстой. Отличным вариантом стане выполнение по периметру железобетонного пояса.

Установка стропил для двухскатной крыши своими руками

Укладка мауэрлата на стены

Этот элемент крепится на несущей стене по всей ее протяженности. Если речь идет о бревенчатом доме, то мауэрлатом может служить верхний венец. Для зданий из газобетона или кирпича потребуется мауэрлат, равный длине стены. Иногда эту деталь можно укладывать между стропилами.

При недостатке длины материала для мауэрлата можно срастить несколько кусков. При этом края запиливают под 90º и стыкуют с помощью болтов – проволока, нагели или гвозди не годятся.

Есть два способа укладки мауэрлата поверх несущей стены:

  • симметрично по центру;
  • со смещением в нужную сторону.

Монтаж мауэрлата выполняется на предварительно уложенный гидроизоляционный слой из рубероида. Это защитит древесину от гниения.

Стоит ответственно отнестись к процессу крепления мауэрлата, поскольку при сильном ветре он должен выдерживать особенно большую нагрузку.

В качестве креплений для мауэрлата можно использовать такие расходники:

  • Анкера, которые незаменимы для монолитных материалов.
  • Деревянные нагели. Эти детали применяются в домах из бруса и бревен, хотя к ним требуются дополнительные крепления.
  • Скобы.
  • Арматура или специальные шпильки. Такой вариант предпочтителен для построек из пено- или газобетона.
  • Вязальная или стальная проволока – это вспомогательный крепежный элемент, применяемый практически всегда.

Сборка ферм или стропильных пар

Сборка ферм может быть выполнена одним из методов:

  • Брусья для стропил собираются и крепятся прямо на крыше здания. Этот процесс довольно трудоемок, поскольку все замеры, подрезку и сцепку брусьев придется делать на высоте. Однако можно обойтись своими силами, без привлечения техники.
  • Фермы или стропильные пары можно закрепить на земле, а потом готовые элементы поднять на крышу здания. С одной стороны – это упрощает процесс установки стропил, а с другой – из-за большого веса конструкции ее подъем наверх потребует наличия специального оборудования.

Обратите внимание, что начинать сборку стропильных пар стоит только после нанесения разметки. А если заранее изготовить шаблон, для которого взять две доски, равные длине стропил, и соединить их между собой, то тогда все пары получатся абсолютно одинаковыми.

Монтаж стропил

После сборки и подъема на высоту выполняется установка стропил двухскатной крыши деревянного дома. Чтобы зафиксировать их на мауэрлате, в нижней части стропил делают запилы. Первыми устанавливают две фермы с противоположных концов крыши.

После этого между стартовыми парами натягивают веревку, по которой будут выравнивать все остальные стропильные фермы и устанавливать конек.

Теперь можно монтировать оставшиеся пары с соблюдением расчетного шага между ними. В тех случаях, когда сборку пар производят непосредственно на крыше, между двумя торцевыми фермами крепят коньковый прогон. На него впоследствии и производят установку стропил.

Порядок установки половинок стропил согласно мнениям профессионалов может отличаться. Некоторые предпочитают укладывать брусья в шахматном порядке, чтобы не перегружать фундамент и стены в процессе работы. Другие склоняются к последовательной установке пар стропил. Как бы то ни было, стропильные ноги могут нуждаться в подпорках и стойках – все зависит от размеров крыши и формы ферм.

Крепление конька

Конек – это элемент, который образовывается посредством крепления стропил в верхней точке. Как только все детали стропильной системы для двухскатной кровли будут установлены, следует выполнить капитальное закрепление всех элементов конструкции.

Установка обрешетки

Наличие обрешетки является обязательным при строительстве любой крыши. Она не только поддерживает кровельный материал и позволяет его надежно закрепить, но и дает возможность перемещаться по крыше в процессе работы.

Расстояние между отдельными досками выбирают, исходя из типа кровельного материала:

  • мягкая кровля укладывается на сплошную обрешетку без зазоров;
  • для металлочерепицы нужна обрешетка с шагом в 35 см (между двумя нижними рядами – 30 см);
  • шифер и профнастил можно укладывать на обрешетку с шагом в 44 см.

Итоги

Таким образом, чтобы собрать стропильную систему для крыши с двумя скатами, следует учесть много нюансов и предусмотреть любые возможные осложнения. Надеемся, что наши советы помогут вам справиться с этой нелегкой задачей и создать качественную и долговечную крышу для вашего дома.

Шатровая крыша и начало работ по ее монтажу.

До установки потолка рекомендуется выполнить монтаж шатровой крыши.

В начале проведения работ необходимо уложить брус (металлическую или деревянную балку) по периметру дома (поверх стен), чтобы по всей поверхности равномерно распределялся вес. Этот брус называется мауэрлат и крепится специальными шпильками на стену дома. Далее необходимо произвести следующие действия:

— сначала нужно разметить ось (с торца дома по верхней обвязке);

— произвести расчет 1/2 толщины конькового бруса и отметить место, где установится первый элемент стропильной системы;

— после нужно приложить к отмеченной линии замерную рейку (один конец) и разметить место промежуточного стропила;

— необходимо рассчитать расположение других элементов центральных стропил, путем перемещения рейки по боковой стене и разметкой дислокации каждого из стропил;

— далее следует выполнить те же действия на трех других углах.

Шатровая крыша и элементы ее расчета.

Замерная рейка понадобится для выполнения расчета, ее изготавливают из обычной фанеры, составляющей 5 см в ширину. Существует также специальная таблица соотношений между длиной стропил и их расположением. Исходя их приведенных в таблице данных, длина ноги каждого из стропил является произведением коэффициента (углового ил промежуточного) ее проекции. Рекомендуется производить расчет по данной таблице для повышения достоверности и точности вычислений.

Уклон крыши Коэффициент для промежуточного стропила Коэффициент для углового стропила
3:12 1,031 1,016
4:12 1,054 1,027
5:12 1,083 1,043
6:12 1,118 1,061
7:12 1,158 1,082
8:12 1,202 1,106
9:12 1,25 1,131
10:12 1,302 1,161
11:12 1,357 1,192
12:12 1,414 1,225

Основные положения расчета

Шагом стропил называется расстояние от одной стропильной ноги до другой.

При строительстве крыш частных домов эта величина равняется 1 метру.

Но это цифра приблизительная.

Чтобы получить точный размер интервала, необходимо выполнить расчет несущей способности стропильной системы выбранного типа.

Для выполнения правильного расчета следует использовать следующую схему:

  • вначале необходимо определить, какова длина кровельного ската;
  • теперь полученную цифру следует разделить на величину ориентировочно выбранного стропильного шага. Если вы предварительно выбирали его значение в 1 метр, то надо делить на 1.

    Если выбирали 0,8 – то делить следует на 0,8 и т.д.;

  • после этого к полученному результату прибавляют единицу и округляют полученное значение в большую сторону. Это действие необходимо для того, чтобы получить точное количество стропил, которые нужно будет установить на один скат;
  • общую длину ската нужно разделить на количество стропильных ног, полученное при предыдущем расчете. И получаем точное расстояние между ними.

Чтобы лучше все понять, давайте рассмотрим пример.

Измерив длину ската кровли, получили 27,5 метра.

Выбираем шаг 1 метр, чтобы удобнее было считать.

27.5/1=27,5 м.

Теперь прибавляем единицу 27,5 м +1 = 28,5 м.

Округляем в большую сторону до ближайшего значения и получаем число 29.

То есть на один скат нашей кровли необходимо установить 29 стропильных ног.

Теперь длину кровли делим на их количество: 27,5/29=0,95 м.

Значит, в нашем случае шаг стропильных ног должен составлять 0,95 метра.

Это общий расчет.

При котором не учитывается особенность конкретного кровельного материала.

А он может существенно изменить этот параметр.

Когда вы будете знать, какой именно материал вы будете на кровле использовать, в порядок расчета придется внести некоторые изменения.

Проекты и чертежи

В процессе планирования двускатной крыши готовится чертеж. Это схема будущей конструкции, где есть скаты, фронтон, конек. По сути, план представляет собой рисунок с проработанными элементами в разных проекциях, отображающий способы завязывания стропил. Составление чертежа двускатной крыши выполняется с учетом всех этапов работ.

Схема ее возведения включает:

  • брусья для обрешетки;
  • балки и стропилы;
  • схема укладки тепло- и гидроизоляции;
  • схема размещения кровельного покрытия;
  • схема установки дополнительных креплений;
  • чертеж установки системы вентиляции, дымохода.

Грамотно составленный план кровельного перекрытия позволит сократить статью расхода на приобретение строительных материалов. Для создания проекта любого типа используется тот или иной вид материалов, исходя из расчетов и с учетом надежности покрытия. Учитывается также размер кровельного покрытия. При чертеже обязательно прописывается часть стропильной системы, что позволяет понять, насколько максимальной может быть нагрузка на крышу.

В план также входит:

  • план ливневки (ливневая канализация определенной длины);
  • элементы соединения скатов;
  • площадь конструкции;
  • схема мест примыкания кровли (прижимной профиль).

С этим читают