Стропильной системой называют элементы крыши, служащие для придания ей жесткости, поддержки всей кровли, фиксации необходимого уклона. Если проводить аналогии с человеком, то стропила — это скелет тела крыши.
Функции системы
Основное назначение стропильной системы:
- фиксация формы и уклона. Элементы конструкции задают нужный угол наклона скатов и общую форму крыши. Правильно выдержанные уклоны необходимы для схода осадков, красивая форма выполняет эстетическую функцию;
- основа для укладки гидроизоляции. Именно обрешетку, уложенную на каркас, покрывают рубероидом или другой изоляцией;
- распределение массы кровли. Правильное устройство стропильной системы позволяет равномерно распределить нагрузку, крыша как-бы растекается своим весом по перекрытию, делясь устойчивой к порывам ветра;
- способствует лучшему газообмену, удалению лишней влаги, термоизоляции.
Варианты стропильных систем
Осуществить монтаж стропильной системы можно самыми разными методами. Зависят они от площади здания, желаемого внешнего вида, будет ли крыша использоваться как мансарда, денежного вопроса и др. Рассмотрим наиболее часто встречающиеся типы стропильных систем.
Односкатная
Чаще всего такие конструкции не имеют чердака. Вне зависимости от угла ската, пространство под кровлей будет очень маленьким. Но иногда все же делают традиционный горизонтальный потолок, над ним небольшой чердак и односкатную кровлю.
Схему выбирают в зависимости от площади перекрываемого пролета:
- если длина пролета между верхней и нижней опорами до 4,5 м, дополнительные подкосы не устанавливают;
- при длине 4,5-6 м, рядом с более высокой стеной монтируют лежень, на него опирается подкос — дополнительный элемент жесткости;
- длина 6-9 м, лежень с подкосом устанавливают и у низкой стены.
Двускатная
Вариантов стропильных систем двускатной крыши очень много. Это самая распространенная конструкция.
Наклонная
Стропила, установленные по подобию односкатных, имеют две точки опоры — верхнюю и нижнюю. Такую конструкцию делают на домах, в которых есть внутренняя несущая стена. Она послужит опорой для конькового прогона.
Вместо стены иногда используют стойки или колонны. В самом простом варианте, с пролетом до 5 м, верх стропилин располагаются на прогоне, который через опоры держится на лежене.
Висячая
Точка опоры только внизу. Верхние пятки упираются одна в другую. Элементы делают треугольными, так что мауэрлат можно не использовать, его функцию выполняет основание треугольника. Система хороша для построек небольшой площади, так как отсутствует коньковый прогон.
Схема стропильной системы выглядит так: рекомендуемый угол уклона — 10-60°. Для отделки используют любые виды покрытия. Обрешетка сплошная или разреженная. Низкие скаты, до 12°, покрывают гидроизоляцией целиком, высокие — в проблемных зонах: конек, вокруг дымоходов, вдоль карнизов.
Вальмовая
Стропильная система вальмовой крыши отличается от двускатной тем, что вместо вертикальных фронтонов установлены наклонные треугольные плоскости — вальмы. В центре расположена двускатная система стропил, к которой примыкают вальмовые элементы. Для реализации таких конструкций используют:
- висячие или наслонные фермы с лежнями, коньковыми прогонами и др.;
- косые стропила, для соединения вершин крайних ферм с углами коробки;
- короткие накосные стропила для наклонных скатов вальм.
Такие крыши делают как с чердаком, так и без него. Но полезной площади под этой конструкцией мало. Угол уклона — 10-12°, крутизна — 25-30°.
В вальмовой конструкции имеется большое количество мест, которые следует дополнительно изолировать от воды и влаги. Из-за сложной формы скатов лучше использовать штучное покрытие, так как от металлочерепицы или профнастила останется большое количество отходов.
Шатер
Та же вальмовая крыша, но без конька. Представляет собой пирамиду. Подходит для сооружений строгой четырехугольной геометрии, либо для многоугольников. Шатры делают по традиционным технологиям:
- над зданием, имеющим несущую стену, ставят наслонную конструкцию;
- над коробкой без опоры монтируют висячий каркас.
Крутизну, как и количество скатов, выбирают индивидуально. Обрешетку лучше делать сплошную, как и гидроизоляцию. Для финишной кровли целесообразно использовать штучный материал, чтобы снизить количество отходов.
Ломаная
Система, наиболее подходящая для создания мансард — жилых чердачных помещений. Такая система имеет большую полезную площадь, в сравнении с любыми другими. Каждый из пары скатов состоит из двух плоскостей, расположенных под разными углами. Необходимую форму получают варьированием размеров скатов, плоскостей, и углов между ними.
Под такой крышей можно сделать полноценное жилое помещение с прямоугольным профилем. За практичность приходится платить сложностью конструкции, которая состоит из двух уровней:
- нижний уровень стропил упирается в мауэрлат, а вверху — в прогоны, являющиеся опорой для верхнего яруса. Нижние стропила обязательно устанавливают по наслонной технологии;
- верхний уровень нижними частями упирается в прогоны, на которые укладывают и потолочные балки мансарды. Верхние стропила могут быть наслонными и висячими, так как верх отвечает только за формирование и поддержку конька, вся основная масса лежит на нижнем ярусе.
Расчет стропильной системы ломаного типа сложнее других. Уклон плоскостей делают на усмотрение владельца. Классической считается форма, при которой все углы профиля крыши вписываются в круг. Обрешетка нижней части может быть разреженной, верхний ярус лучше обшить сплошным слоем и гидроизоляцией.
Все описанные и представленные на фото стропильные системы имеют как общие черты, так и характерные индивидуальные особенности. Монтировать их можно на срубы, деревянные дома, на кирпичные или блочные стены. При работе на деревянной коробке, функции мауэрлата выполняет верхний ряд брусьев.
Фото стропильных систем
Строительство мансардной крыши: отличия стропильных систем, этапы монтажа, фото
Сегодня мы расскажем о популярных решениях устройства мансардных крыш, их возможностях. Ознакомившись с иллюстрациями, схемами стропильной системы, Вы получите чёткое представление об их устройстве. А изучив основы расчета сможете оптимизировать расходы на пиломатериал. Получите информацию о важных моментах планировки пространства. Узнаете в какой последовательности монтируется стропильная система мансардной крыши.
Чертежи стропильной системы мансардной крыши
Любое упоминание о мансарде ассоциируется с объёмной «пятиугольной» крышей, в которой можно жить, но существуют и другие варианты.
Односкатная мансардная крыша
Предельно простая, надёжная односкатная мансардная крыша. Благодаря прямолинейным формам выглядит скромно, но элегантно. Особой респектабельности добавляют большие панорамные окна «в пол», ведь такая конструкция не просто позволяет, а провоцирует их установку.
Дом с односкатной крышей, с окнами почти на всю стену
Стропильная система очень проста: прямые стропила единственного ската опираются на мауэрлат противоположных стен разной высоты, а если необходимо на промежуточные опоры. Пропорции стен подбираются под уклон в 35-45 градусов, что гарантирует устойчивость ветровым нагрузкам и нормальный сход снега.
Схема односкатной крыши для мансарды
Объём задействуется эффективно – при желании, это дополнительный полноценный этаж, так как полезная площадь равна площади предыдущего этажа.
Двускатная мансардная крыша
Относительно несложная широко распространённая крыша. Выглядит незатейливо, но внушает доверие, так как поддерживает традиции характерные русскому стилю. Как следствие, специально под мансарду проектируется редко, чаще адаптируется в готовом виде.
Двускатная крыша – традиционная, и чаще всего выбор падает на нее
Конструктивно проста – технические характеристики и стропильная система как у обычной двускатной крыши. Прямые стропила опираются на мауэрлат, под углом сведены в конёк. Фронтоны треугольной формы, прямые, отвесные, практически всегда остеклённые, часто с выходом на балкон.
Чаще всего применяют подобную схему для обустройства мансарды в небольшом доме с двускатной крышей
Полностью задействовать объём проблематично, но можно, даже нужно. Полезная площадь сравнительно невелика, потолок обычно «ломаный». Однако, умелой компоновкой мебели, смелыми дизайнерскими решениями недостатки можно обратить в достоинства.
Ломаная мансардная крыша
Самый популярный вариант – ломаная крыша с мансардой. Что совсем неудивительно – несмотря на сложность он наиболее удобный и практичный. Габаритные формы и ломаные линии символизируют основательность и профессионализм. Внешний вид этой крыши «по умолчанию» ассоциируется с «мансардой». Это вполне естественно – она целенаправленно проектируется под жилое помещение.
Чтобы добавить пространства на мансардном этаже предпочтение отдают ломаной крыше
Стропильная система достаточно сложная, но её достоинства стоят затраченных средств и усилий. Характерные пятиугольные фронтоны, с функционалом как у двускатной крыши – та же возможность вставить окна, устроить выход на балкон.
Схема более сложная, но дает больше пространства
Просторная мансарда крыши частного дома. Объём задействуется по максимуму – при полноценной высоте, полезная площадь помещения равна или немногим меньше, чем у предыдущего этажа.
Основы расчета каркаса мансардных крыш
Цель расчётов – найти компромисс эстетики, надёжности и стоимости.
Эстетическая сторона. Для начала проектируется общий эскиз крыши. Определяются пропорции, сопоставляются с размерами дома.
Разница между ломаной крышей и двускатной существенная
После чего ведётся конструктивный расчёт, где учитываются факторы:
- Собственный вес конструктивных элементов крыши. Нагрузка от него действует на каждый элемент стропильной системы.
- Ветровые нагрузки. Являются переменными, действуют на все элементы.
- Снеговая нагрузка. Действует неравномерно, передаётся с участков, где мансардная кровля с уклоном меньше 30°, на более крутых участках снег не задерживается. При этом нагрузка может быть неравномерно распределена по левому и правому скатам. Действует на балки и верхние стропила.
- Вес людей, элементов интерьера и мебели. Нагружает только перекрытие.
Факторы обрабатываются, суммируются. На основе результатов делаются выводы о размерах конструктивных элементов. Для гарантированной прочности они, округляются в большую сторону.
Но технологичной сборке мешают индивидуальная ширина и толщина каждого конструктивного элемента стропильной системы, а их изготовление на заказ – невыгодно. Поэтому элементы объединяются в группы стандартных размеров пиломатериала.
А стандартные решения значительно удешевляют проект – ведь на заказ всегда дороже.
Важно расчитать и угол наклона крыши
Если проект индивидуальный и нестандартный, лучше заказать точные расчёты. Принимая во внимание количество факторов, их специфику воздействия на стропильную систему напрашивается вывод – точный расчёт, это дело специалистов. Самостоятельно заниматься расчётами смысла нет – велика вероятность ошибки. Для стандартных и типовых решений можно адаптировать готовый действующий проект.
Кроме основных моментов пригодятся и несколько практических рекомендаций:
- Шаг стропил соответствует размерам утеплителя.
- Ширина стропил соответствует толщине утепления.
Планировка мансардных крыш
Лестница – ключевой момент. Её положение нужно увязать с будущими балками перекрытия. Если позволяет шаг стропил – просто ориентируем её между балками. В противном случае проектируем на мансарду надёжный удобный вход.
На стадии планирования полезно продумать интерьер. На этом этапе принимаются решения о перегородках и дополнительном естественном освещении – мансардных окнах. Конечно, о декорировании думать рано, но инженерная часть должна проясниться – какой функционал будет реализован.
На мансарде можно обустроить кабинет с уголком для занятий музыкой
Ведь особенности таких помещений: ломаные-наклонные потолки, их уменьшенная высота, необычные стены и нестандартное освещение.
Поэтому необходима конкретная планировка помещений, а в них, правильно распределение – зонирование пространства:
- Для основной жизнедеятельности, отводятся светлые и хорошо проветриваемые помещения.
- Некомфортные участки оборудуются под места хранения.
- «Необычные условия» отдать в распоряжение детей.
Дизайн интерьера и окончательный уют создаются умелым использованием потенциала отделочных материалов, мебели и аксессуаров.
Сборка мансардной крыши
В большинстве случаев строительство мансардной крыши начинается с устройства мауэрлата. Важно строго горизонтальное положение, параллельное, надёжное крепление его брусьев.
Стропильная конструкция мансардной крыши
Для монтажа стропильной системы практикуется два варианта: элементы стропильной системы на земле собираются в фермы, поднимаются и устанавливаются готовыми. Или всё по отдельности собирается наверху – «по месту», соблюдая порядок действий:
- Укладываются балки перекрытия. При этом учитывается шаг стропильной системы и возможность для устройства лестницы.
- Сразу настилается черновой потолок, или временный настил для безопасной работы.
- Монтируются стойки. Устраиваются временные раскосы, чтоб удержать их в вертикальном положении. На стойки укладываются прогоны.
- Поверх прогонов укладываются затяжки.
- Монтируются нижние стропила.
- Временные раскосы меняются на постоянные ветровые связи в продольном положении.
- Устанавливаются верхние стропила.
- Выставляется каркас для фронтона, с учётом конструктива организуются проёмы для: окна, балкона, предусматриваются другие варианты.
- Далее по стропилам укладывается кровельная мембрана, и прижимается к ним контробрешёткой – брусками сечением 50х50 мм. Для организации вентиляционного зазора. Это подготовительные мероприятия для утепления. Провести их нужно именно на этом этапе. Пропустить – огромное упущение.
- На контробрешётку набивается обрешётка, с соответствующим кровельному покрытию шагом.
- Монтируется кровельное покрытие, его доборные элементы: ветровые доски, конёк.
Один и тот же дом может выглядеть по-разному и иметь разную полезную площадь
Рекомендации, которые лучше знать в начале пути монтажа мансарной крыши
Точно по такому же принципу монтируется мансардный этаж с двухскатной крышей. Причём его устройство еще проще – все стропила сплошные.
Далее предстоит утепление крыши. Конечно, его можно делать снаружи, до монтажа мембраны, обрешётки и кровли. Но безопасней изнутри – не будет угрозы осадков и работы выполняться более тщательно, ведь от этого зависит успешная эксплуатация.
Утеплитель изнутри помещения защищается пароизоляционной плёнкой. А между ней и внутренней отделкой обязательное устройство вентиляционного зазора – внутренняя отделка не монтируется непосредственно на стропила. Для неё специально, так же как снаружи для обрешётки, набивается контррейка, или устраивается каркас.
Мансардная крыша – это отличное решение, позволяющее увеличить полезную площадь дома без значительного увеличения затрат на его возведение. Решений для возведения мансардного этажа существует достаточно много – они могут быть как типовые, так и разработанные для определенного дома. Но в любом случае, монтаж мансарды требует профильных знаний и эту работу должны выполнять профессионалы.
Расстояние между стропилами , определение правильного шага
Расстояние между стропилами — важный параметр, определяющий прочность и долговечность всей кровли.
Он подбирается исходя из постоянных и временных нагрузок, конструктивных особенностей здания, характеристик материалов. Наиболее точные расчеты — по нормативной методике, но она достаточно сложная.
Можно использовать онлайн калькуляторы или упрощенные таблицы, которые также дают надежные результаты.
От чего зависит шаг между стропилами
Ошибки в строительстве приводят к печальным последствиям. Обрушение крыши — одно из них. Чтобы избежать подобного, на стадии проектирования проводится расчет с учетом всех действующих нагрузок.
Схема распределения нагрузок стропильной системы на дом
Стропила представляют собой наклонные балки, свободно лежащие на двух опорах — мауэрлате и коньке. Они воспринимают нагрузку с грузовой площади, расположенной между двумя стропильными ногами. Как правило, они укладываются с шагом 0,7-1,5 м. Сверху монтируется настил (обрешетка), к которому крепится кровельное покрытие.
Чем уже шаг, тем меньше грузовая площадь, соответственно и нагрузка на одно стропило, и наоборот. При расчете нужно добиться соотношения, при котором обеспечивается оптимальное нагружение конструкций, но отсутствуют недопустимые деформации.
Расстояние между стропилами двускатной крыши: особенности расчета
Подробная методика определения параметров стропильной системы описывается в СП 17.13330.2011. Каждый несущий элемент рассчитывается по двум критериям: прочности и прогибам.
Нагрузка на наклонную балку раскладывается на 2 составляющие — перпендикулярную к оси стропильной ноги и параллельную скату. Это позволяет рассчитать прочность стропил на изгиб и осевое растяжение. Если угол наклона кровли меньше 30°, проекция нагрузки на плоскость ската приравнивается к 0.
Методика расчета заключается в следующем:
- Производится сбор нагрузок на 1 кв.м кровли. Необходимо найти вес кровельного материала, обрешетки, утеплителя, снеговую и ветровую нагрузку для своего региона.
- Чтобы определить погонную нагрузку на стропила, задается сечение и шаг между ними в пределах 0,7-1,5 м. Теперь можно найти грузовую площадь как произведение ширины ската и расстояния между стропилами.
- Нагрузка из равномерно распределенной переводится на погонную умножением на грузовую площадь.
- Проводится проверка по предельным состояниям, окончательно определяется нужный шаг.
Расстояние между стропилами зависит от их несущей способности и устойчивости к изгибу. А эти характеристики определяются видом древесины, параметрами сечения и длиной стропильной ноги между опорами.
Как рассчитать нагрузки
Нагрузки могут быть постоянными или временными:
- Постоянные — это собственный вес кровли, всех ее конструкций, покрытий, изоляции и т.д.
- Временные — от переносного оборудования, людей, ремонтных материалов, снега, ветра.
При расчете учитывается также действие особых нагрузок — сейсмических, взрывных, в результате пожара или природных катаклизмов. Постоянные, временные и особые нагрузки могут сочетаться, поэтому их суммируют, применяя коэффициенты сочетания. Нагрузки и воздействия, в том числе связанные с климатическими явлениями, определяются по СП 20.13330.2016.
Постоянная
Нагрузка рассчитывается целиком на всю кровлю или на 1 кв.м. К постоянным относятся:
- Вес кровельного покрытия, который можно найти в техническом описании или узнать у производителя. Она указывается в кг/м².
- Вес обрешетки, который для разных кровельных материалов может быть в пределах 15-25 кг/м². Это зависит, сплошной будет настил или разреженный.
- Утеплитель с изоляцией весит приблизительно 10-20 кг/м². Если теплоизоляция не предусматривается, то ее не учитывают.
- Вес самих стропильных ног. Поэтому сразу задаются их параметры, которые определяются из геометрических характеристик кровли и рекомендуемого соотношения поперечного сечения к длине.
Чтобы найти вес всех стропил, плотность древесины умножается на объем одной балки, а затем на их количество. Предварительно нужно знать площадь сечения одного стропила и его длину, а также породу конкретного дерева.
Просуммировав все постоянные нагрузки, необходимо скорректировать полученное значение с повышающим коэффициентом надежности 1,1. Затем эту величину нужно поделить на общую площадь кровли и умножить на грузовую площадь. Это и есть постоянная нагрузка на 1 стропило.
Снеговая нагрузка
Для определения снеговой нагрузки нужно найти нормативный вес снежного покрова по СП 20.13330.2016 для своего региона. Как почистить крышу от снега мы писали тут.
Он указан для горизонтальной поверхности земли. Для перехода на наклонную проекцию нужно учитывать коэффициент µ, который определяется в зависимости от угла ската:
- если наклон меньше или равен 30°, то µ=1;
- при значениях угла от 30 до 60° µ находится в пределах от 0 до 1 (определяется интерполяцией);
- для крутого уклона более 60° µ=0, т.е. снеговая нагрузка не учитывается совсем.
Схемы нормативных снеговых нагрузок
Далее снеговая нагрузка корректируется с учетом коэффициента надежности, который составляет не менее 1,4. Повышение на 40% позволяет сделать запас по прочности на случай экстремального накопления снега.
Ветровая
Воздействие ветра на кровлю зависит от факторов:
- формы и высоты здания;
- угла наклона скатов;
- региона;
- характера окружающей застройки.
Ветровая нагрузка согласно СП классифицируется на основную, пиковую, резонансную и аэродинамическую. При проектировании частных домов можно упростить достаточно сложные расчеты применением коэффициента k, учитывающего изменение давления ветра по высоте и аэродинамического коэффициента с, который принимается по максимуму как 0,8.
- Для определения нормативной нагрузки необходимо узнать свой ветровой регион, который может быть от I до VII.
- Нормативная нагрузка в зависимости от типа местности и высоты сооружения корректируется коэффициентом k, а также аэродинамическим коэффициентом с.
Коэффициент k может быть как понижающим, так и повышающим. В открытом поле при высоте дома более 10 м он максимальный и составляет 1,25, а в плотной городской застройке для зданий до 10 м он минимальный — всего 0,4.
Аэродинамический коэффициент с определяется в зависимости от угла наклона ската и направления средней скорости ветра. По таблицам приложения СП находится значение для каждого участка кровли как с наветренной, так и подветренной стороны. Далее в расчет включается его максимальное значение коэффициента.
Значения аэродинамических коэффициентов ветровой нагрузки
После умножения нормативного давления ветра на все коэффициенты используется повышающий коэффициент надежности 1,4. Он увеличивает расчетную нагрузку для заложения необходимого запаса прочности.
Сочетание нагрузок
Постоянные и временные нагрузки никогда не действуют одновременно. Нужно найти наиболее вероятное их сочетание. Как правило, используются понижающие коэффициенты от 0,3 до 0,8.
Но в случае расчета стропил такими условностями можно пренебречь и просуммировать постоянную нагрузку с временной. После умножения на грузовую площадь можно приступать к проверке правильности назначенного шага и сечения.
От чего еще зависит шаг стропил
Разные породы деревьев различаются по прочности:
- на сжатие вдоль волокон;
- растяжении вдоль и поперек волокон в радиальном или тангенциальном направлении;
- статическом изгибе;
- скалывании.
Высокой прочностью обладают дуб, лиственница и бук, но из-за дороговизны или сложности обработки они в стропильных системах практически не применяются. Оптимальные сочетания характеристик и цены у хвойных пород деревьев.
Для изготовления несущих элементов каркаса крыши используются пиломатериалы не ниже 2 сорта с влажностью не более 15%. Чем ниже сортность, тем больше в древесине пороков и, соответственно, меньше прочность.
Высокая влажность помимо того, что увеличивает вес конструкций, может стать причиной нарушения геометрии уже смонтированной стропильной системы. При усушке часто возникает кручение, растрескивание и другие нежелательные деформации.
Важная характеристика сжато-изгибаемых конструкций, к которым относятся стропильные балки, — сопротивление к изгибу. Оно зависит от размера сечения, а также соотношения его высоты и ширины.
Еще один важный фактор — длина самой стропильной ноги. При большом пролете изгибающий момент возрастает, следовательно, требуется балка более мощного сечения, чем для короткого элемента.
Чтобы уменьшить изгибающую нагрузку при широких скатах, устраиваются промежуточные опоры — стойки, подкосы и т.д. Они разгружают систему и, как следствие, позволяют использовать экономичные пиломатериалы не очень большого сечения.
Расчет по прочности и деформациям
Для стропила как свободно опертой балки длиной, равной пролету между опорами, находится максимальный изгибающий момент от равномерно распределенной нагрузки. Далее определяется действующее напряжение в самом нагруженном сечении. Оно должно быть меньше расчетного сопротивления изгибу для дерева применяемой породы.
Если это условие выполняется, проверяются деформации. Они не должны превышать 1/200 длины пролета. В этом случае шаг и сечение стропил удовлетворяет всем заданным требованиям.
Если какое-либо условие не соблюдается, нужно уменьшить шаг, увеличить сечение балки или применить сразу оба действия. Можно отталкиваясь от необходимого расстояния между стропилами, например под укладку утеплителя, обратным вычислением найти требуемые геометрические параметры сечения.
Для теплых кровель высота сечения стропильной ноги должна быть не менее толщины теплоизолятора, требуемой по теплотехническому расчету для конкретной местности. В умеренных широтах она составляет 200 мм (для минеральной ваты).
Даже если по расчету требуется меньшая высота сечения стропил, ее не изменяют. Это позволит избежать установки дополнительных конструкций для закрепления утеплителя.
Плиты минеральной ваты просто вставляются между балками, где они удерживаются силами упругого распора.
Рекомендации для различных кровельных материалов
Современные кровельные материалы достаточно легкие, за исключением керамической или цементно-песчаной черепицы. Нагрузку они создают небольшую, поэтому их вес не влияет напрямую на выбор шага между стропилами.
Гораздо важнее угол наклона ската крыши, а также конструкция обрешетки, которые рекомендуются для этих покрытий. Вопрос, какое расстояние между стропилами больше всего соответствует выбранному материалу, нужно решать в комплексе, рассматривая все значимые факторы.
Профнастил
Легкий кровельный материал средней жесткости. Масса 1 кв.метра от 4 до 7 кг. Изготовитель рекомендует применять это покрытие для крыш с углом наклона не менее 7°. Укладывается по сплошной или разреженной обрешетке в зависимости уклона, от марки профнастила, определяющей прочность и жесткость листа.
Шаг между стропилами задается в пределах 0,6-1,2 м. Сечение рассчитывается по нагрузкам или подбирается из таблицы для упрощенного расчета исходя из длины стропил. Как правило, это брус толщиной 40-100 мм и высотой 150-200 мм. Расстояние должно быть одинаковым между всеми стропилами. В конструктивных элементах, не попадающих в плоскость ската — эркерах, вальмах — оно может быть другим.
Металлочерепица
Материал похож по свойствам на профнастил, но с меньшей продольной и поперечной жесткостью. Угол уклона кровли не должен быть меньше 12°. Обрешетка в соответствии с технологией монтажа укладывается с шагом, равным длине волны — 300-400 мм.
Стропила устанавливаются с расстоянием 0,6-1,2 м. Сечение подбирается исходя из длины балки по упрощенной таблице. При таком шаге их несущая способность соответствует требованиям по прочности и допустимым прогибам. Если условия нестандартные, производятся дополнительные расчеты и проверки.
Керамическая черепица
Такое покрытие одно из самых тяжелых, поэтому его весом нельзя пренебречь. Масса 1 кв.м около 50 кг. Чтобы выдержать нагрузку от кровли, требуется устройство мощной стропильной системы.
Обрешетка под черепицу укладывается с шагом, равным длине одного штучного элемента (30-35 см). Она тоже создает довольно высокую нагрузку, но сравнимую с весом обрешетки под металлочерепицу.
При прочих равных условиях — снеговой нагрузке, весе утеплителя, отделки и пиломатериалов, — черепичная крыша тяжелее металлической на 17-20%. Чтобы стропила выдержали этот вес, они часто изготавливаются сдвоенными.
Конструкция представляет собой 2 доски, соединенные друг с другом через вкладыши-бобышки.
При этом сопротивление поперечного сечения увеличивается так же, как если бы брус был цельный, а затраты на пиломатериалы и вес самих стропильных ног снижаются.
Ондулин
Этот материал внешне похож на шифер, но изготавливается из строительного картона с пропиткой битумом. Вес 1 кв.м от 2 до 6 кг.
Ондулин достаточно жесткий. Он укладывается на обрешетку, конструкция которой определяется углом наклона:
- 5-10° — сплошная из деревянных брусков или листовых материалов;
- 10-15° — с интервалом 450 мм по осям;
- свыше 15° — минимальный промежуток может составлять 600 мм.
Стропильные ноги устанавливаются с шагом 0,6-1,2 м. Он подбирается с учетом не только нагрузок, но и возможности крепления листовой обрешетки. Так наиболее распространенные размеры листов OSB составляют 1220х2440 или 1250х2500 мм.
Асбоцементный шифер
Это достаточно тяжелый материал. Его вес — 10-18 кг/м². Угол наклона не должен быть менее 15°, поскольку на пологих шиферных кровлях возможны протечки из-за того, что в конструкции листа отсутствует замок. Герметичность покрытия обеспечивается только нахлестами.
Благодаря жесткости шифера обрешетка крепится с разрежением. В зависимости от угла наклона и марки материала шаг между отдельными досками может достигать 760 мм.
Стропила укладываются с одинаковыми промежутками, равными 0,8-1,5 м. При монтаже утепленной кровли допускается уменьшать шаг до стандартной ширины утеплителя. Для минеральной ваты он составляет 60 см.
Заключение
Стропила — основной элемент каркаса крыши, который передает нагрузку от кровли на несущие конструкции. Чтобы обеспечить прочность и жесткость системы, производится расчет. Расстояние между стропилами определяется с учетом различных факторов по специальной методике.
Статьи по теме
Стропила служат основой всей кровельной конструкции, а их монтаж – одна из наиболее ответственных задач при строительстве дома. Каркас будущей крыши можно изготовить и установить самостоятельно, соблюдая технологические особенности кровель разных конфигураций. Приведем основные правила по разработке, расчету и выбору стропильной системы, а также опишем поэтапно процесс установки «скелета» крыши.
Содержание
Стропильная система: правила расчета и разработки
- Стропильная система – несущая конструкция, способная оказывать сопротивление порывам ветра, принимать на себя все наружные нагрузки и равномерно распределять их на внутренние опоры дома.
- При расчете стропильной конструкции учитывают следующие факторы:
- Угол наклона крыши:
- 2,5-10% – плоская кровля;
- более 10% – скатная кровля.
- Нагрузки на крышу:
- постоянные – общий вес всех элементов «кровельного пирога»;
- временные – давление ветра, тяжесть снега, вес людей, которые проводят на крыше ремонтные работы;
- форс-мажорные, например, сейсмические.
Величину снеговых нагрузок рассчитывают исходя из особенностей климата региона по формуле: S=Sg*m, где Sg – вес снега на 1 м2, m –расчетный коэффициент (зависит от наклона кровли). Определение ветровой нагрузки базируется на таких показателях: тип местности, нормативы ветровой нагрузки региона, высота здания.
Коэффициенты, необходимые нормативы и расчетные формулы содержаться в инженерно-строительных справочниках
При разработке стропильной системы надо рассчитать параметры всех составляющих конструкции.
Элементы стропильной конструкции
Стропильная система включает в себя множество составляющих, выполняющих конкретную функцию:
- Мауэрлат – основа конструкции кровли. «Фундамент» крыши крепится по периметру стен и равномерно распределяет нагрузку, защищает постройку от опрокидывания. Мауэрлат изготавливается из бруса, в деревянном доме роль этого составляющего выполняет верхняя обвязка стен.
- Стропильные ноги – удерживают вес кровельного пирога. Между стропилами укладываются листы утеплителя, а сверху монтируется обрешетка.
- Прогоны – брусья, горизонтально расположенные вдоль кровли. Выступают как опора для стропильных ног. Различают коньковый прогон (находится на вершине кровли, удерживает стропила) и боковые прогоны (находятся посередине стропильных ног).
- Стойки – дополнительные упоры для конька и стропил, берут на себя часть веса конструкции.
- Подкосы – наклонные брусья, подпирающие стропильные ноги. Усиливают прочность и жесткость сооружения.
Материалы для изготовления стропил
Стропила чаще всего изготавливают из деревьев хвойных пород (ель, лиственница или сосна). Для обустройства кровли применяют хорошо просушенную древесину с уровнем влажности до 25%.
Деревянная конструкция имеет один существенный недостаток – со временем стропила могут деформироваться, поэтому в несущую систему добавляют элементы из металла.
С одной стороны металл добавляет жесткости стропильному сооружению, но с другой – снижает срок эксплуатации деревянных частей. На металлических площадках и опорах оседает конденсат, который приводит к загниванию и порчи древесины.
Совет. При установке стропильной системы из металла и дерева надо позаботиться о том, чтоб материалы не соприкасались друг с другом. Можно использовать влагозащитные средства или применять пленочную изоляцию
В промышленном строительстве используют металлические стропила, выполненные из стального проката (двутавра, тавра, уголков, швеллера и т.д.). Такая конструкция более компактна, чем деревянная, но хуже удерживает тепло, и поэтому требует дополнительной теплоизоляции.
Выбор стропильной системы: висячие и навесные конструкции
Существуют два виды стропильных конструкций: висячие (распорные) и наслонные. Выбор системы определяется типом кровли, материалом перекрытия и природными условиями региона.
Висячие стропила опираются исключительно на внешние стены дома, промежуточные опоры не задействуются. Стропильные ноги висячего типа выполняют работу на сжатие и изгиб. Конструкция создает горизонтальное распирающее усилие, передающееся к стенам. При помощи деревянных и металлических затяжек можно снизить эту нагрузку. Затяжки монтируют у основания стропил.
Висячая стропильная система часто используется для создания мансарды или в тех ситуациях, когда пролеты на крыше составляют 8-12 м, а дополнительные опоры не предусмотрены.
Наслонные стропила монтируются в домах с промежуточной столбчатой опорой или дополнительной несущей стеной. Нижние края стропил фиксируются на внешних стенах, а их средние части – на внутреннем простенке или несущем столбе.
Установка единой кровельной системы над несколькими пролетами должна включать распорные и наслонные стропильные фермы. В местах с промежуточными опорами монтируют наслонные стропила, а где их нет – висячие.
Особенности обустройства стропил на разных крышах
Двускатная крыша
Двускатная крыша, согласно строительным нормам, имеет угол наклона до 90°. Выбор наклона во многом определяется погодными условиями местности. В районах, где преобладают обильные осадки лучше устанавливать крутые скаты, а там, где господствуют сильные ветра – пологие кровли, чтоб максимально снизить давление на сооружение.
Распространенный вариант двускатной крыши – конструкция с углом наклона 35-45°. Такие параметры специалисты называют «золотой серединой» расхода строительных материалов и распределения нагрузки по периметру здания. Однако в таком случае чердачное помещение будет холодным и здесь не получится обустроить жилую комнату.
Для двускатной крыши применяется наслонная и висячая стропильная система.
Шатровая крыша
Все скаты крыши имеют одинаковую площадь и одинаковый угол наклона. Конькового прогона здесь нет, а стропила соединяются в одной точке, поэтому монтаж такой конструкции достаточно сложен.
Шатровую крышу целесообразно устанавливать при выполнении двух условий:
- основание постройки квадратной формы;
- в центре сооружения имеется несущая опора или стена, на которую можно будет зафиксировать стойку, поддерживающую стык стропильных ног.
Создать шатровую крышу можно и без стойки, но при этом конструкцию надо усилить дополнительными модулями – стойками затяжками.
Вальмовая крыша
Традиционная конструкция вальмовой кровли предполагает наличие накосных стропил (диагональных), направленных к углам постройки. Угол наклона ската такой крыше не превышает 40°. Диагональные прогоны обычно делают с усилением, так как именно на них приходится существенная часть нагрузки. Изготовляют такие элементы из сдвоенной доски и прочного бруса.
Места стыковки элементов обязательно подпираются стойкой, которая повышает надежность сооружения. Опора располагается на расстоянии ¼ длины больших стропил от конька. На месте фронтонов двускатной крыши устанавливаются укороченные стропила.
Стропильная конструкция четырехскатной кровли может включать очень длинные диагональные элементы (более 7 м). В этом случае под стропила надо монтировать вертикальную стойку, которая будет опираться на балку перекрытия. В качестве опоры можно использовать шпренгель – балка располагается в углу крыши и фиксируется на смежных стенах. Шпренгельную ферму усиливают подкосами.
Ломаная крыша
Ломаные крыши обычно создаются для обустройства большей мансарды. Установку стропил при таком варианте кровли можно разбить на три этапа:
- Монтаж П-образной конструкции – опоры для прогонов, которые удерживают стропильные ноги. Основание конструкции – балки перекрытия.
- Устанавливается не менее 3-х прогонов: два элемента проходят по углам П-образного каркаса, а один (коньковый прогон) монтируется по центру мансардного перекрытия.
- Монтаж стропильных ног.
Двухскатная крыша: установка стропил своими руками
Расчет угла наклона и нагрузок
Расчет двухскатной крыши конечно можно произвести самостоятельно, но все же лучше это доверить профессионалам, чтоб исключить погрешности и быть уверенным в надежности конструкции.
При выборе угла наклона надо учесть, что:
- угол 5-15° подходит не для всех кровельных материалов, поэтому сначала выбирают тип покрытия, а потом делают расчет стропильной системы;
- при угле наклона свыше 45° – возрастают материальные расходы на закупку составляющих «кровельного пирога».
Пределы нагрузки от воздействия снега колеблются от 80 до 320 кг/м2. Расчетный коэффициент для крыш с углом наклона меньше 25° составляет 1, для кровли с уклоном от 25° до 60° – 0,7. Это значит, что если на 1 м2 приходится 140 кг снежного покрова, то нагрузка на крышу со скатом под углом 40° составит: 140*0,7=98 кг/м2.
Для подсчета ветровой нагрузки берется коэффициент аэродинамического влияния и колебания ветрового давления. Значение постоянной нагрузки определяется суммированием веса всех составляющих «кровельного пирога» на м2 (в среднем – 40-50 кг/м2).
Исходя из полученных результатов, узнаем общую нагрузку на кровлю и определяем количество стропильных ног, их размер и сечение.
Монтаж мауэрлата и стропил
- Установку стропил своими руками начинают с монтажа мауэрлата, который фиксируется анкерными болтами к продольным стенам.
- Дальнейшее возведение конструкции выполняется в такой последовательности:
- Сделать шаблон, по которому собирается стропильная система.
Взять две доски (длина одной доски равна длине стропил) и соединить между собой гвоздем.
- Получившиеся «ножницы» уложить двумя краями в места, где будут крепиться стропильные ноги. Зафиксировать угол между балками поперечной перекладиной.
- Из фанеры изготовить еще один шаблон – он понадобится для изготовления монтажных запилов на стропилах.
- С помощью шаблона вырезать на стропилах монтажные запилы и соединить их под выбранным углом наклона ската. В результате получается стропильная ферма.
- Фермы поднять на крышу и прикрепить к мауэрлату:
- установить фронтальные (крайние) фермы;
- между вершинами фронтальных ферм натянуть веревку – она обозначит месторасположение будущего конька и станет ориентиром для крепления остальных стропильных ног;
- монтаж остальных ферм (расстояние между стропильными элементами – не меньше 0,6 м).
- При необходимости, укрепить конструкцию подкосами, ригелями и подпорами.
- Коньковый прогон установить на специальные опоры и прикрепить к нему короткие, диагональные и промежуточные стропила.
Установка стропил: видео
Общие рекомендации по монтажу стропильной системы
- Затяжки для усиления стропил изготовляются по такому принципу: чем ближе к коньку располагаются затяжки, тем массивнее они должны быть. Их надо делать из деревянного бруса большего сечения и обязательно проконтролировать надежность соединительных узлов.
- Для того чтоб капли дождя не попадали верхние края стен дома и на стропильную конструкцию, необходимо сделать свес (длина от 55 см).
- Стропила из древесины перед установкой обязательно надо обработать антисептическим, противогрибковым средством и антипиренами для обеспечения пожаробезопасности.
- При болтовом соединении стропильных элементов обязательно надо использовать металлические пластины или шайбы – они помогут не допустить «утапливания» гайки в древесину.
Способы соединения элементов стропильной конструкции: видео
Загрузка...
