Стропила для крыши: виды, расчет стропил

Для того чтобы стропильные фермы успешно объединились в единую надежную и прочную конструкцию, нужно составить грамотный проект и правильно выполнить все необходимые расчеты. И главнейшим параметром, которому нужно уделить особое внимание на подготовительном этапе, является сечение стропил. Чаще всего стропила представляют собой обыкновенный деревянный брус.

Что нужно учитывать при выборе сечения материала для стропил?

Для того чтобы кровельная система была надежной и максимально прочной, нужно определить подходящее сечение стропил и непосредственно сам материал, используемый для работы. Сечение бруса является главным параметром стропильной системы. Именно от сечения стропил зависит, будет ли способна система выдержать вес кровельной конструкции.

В процессе расчета сечения стропил учитываются следующие моменты:

  1. Суммарная масса кровельных материалов.
  2. Общий вес планируемой внутренней отделки, в том числе чердачных и мансардных помещений.
  3. Атмосферные воздействия на кровлю здания.

Схема расчета стропильной системы.

Для успешного самостоятельного расчета вам понадобится:

  1. Измерительная рулетка.
  2. Лист бумаги и карандаш или ручка для записей.
  3. Калькулятор.

Дополнительно нужно учесть:

  1. Пролеты.
  2. Сечение бруса.
  3. Шаг установки ног.
  4. Форма стропильной фермы.
  5. Снеговые нагрузки, а также значения ветровых нагрузок для рассматриваемого региона и прочие данные, влияющие на результаты расчета.

При желании вы можете поручить эту работу специалисту или использовать специальные программы. Но для большей точности и в целях экономии расчет лучше проводить самостоятельно. Понадобится всего несколько простых формул. Непосредственно сложность расчета и используемых формул зависит от сложности и размера кровли.

Система стропил под керамо- и металлочерепицу

Использование керамо- и металлочерепицы в строительстве домов частного сектора – наиболее распространенное явление, чему способствует целый ряд ее положительных качеств.

Во-первых, это небольшой вес металлочерепицы, что облегчает монтаж и способствует снижению нагрузок на несущие конструкции.

Во-вторых, листами металлочерепицы  можно быстро закрывать большие площади крыши, что очень удобно, в особенности если выбрать двухскатный вариант крова.

Шаг стропил под металлочерепицу задается в диапазоне от 60 до 95 см, поскольку относительно небольшой вес кровли не требует повышенной сопротивляемости. Из-за малого веса покрытия можно уменьшить и толщину стропил.

Что касается толщины теплоизоляционного материала, используемого для утепления крыш из металлочерепицы, специалисты считают, что при устройстве под ней мансарды для большей уверенности в надежности можно использовать теплоизоляцию 20 см, в иных случаях достаточно и 15 см.

Особенностью крыш, покрытых металлочерепицей, является возможность скопления конденсата.

Избежать этого можно, организовав при монтаже стропил вентиляцию: для этого на небольшом расстоянии от верха в стропилах нужно просверлить несколько отверстий (около10 мм в диаметре).

Что касается монтажа каркаса из стропил под такое покрытие, как натуральная (керамическая) черепица, необходимо помнить о его большом весе.

В сравнении с другими современными материалами черепица тяжелее в 10 и более раз. Учитывая такую особенность, специалисты рекомендуют использовать под нее исключительно сухую древесину, дабы избежать провисания после высыхания.

Для стропил в этом случае нужно использовать брус с сечением 50 – 60 мм * 150 – 180 мм; ширина шага стропильных ног задается в диапазоне 80 – 130 см, при этом чем больше градус уклона крыши, тем больше расстояние между осями стропил.

Шаг стропил является зависимым и от их длины: наибольшая длина потребует наименьшего расстояния, и наоборот. В противном случае каркас крыши потеряет необходимую устойчивость.

Учитывая размер черепицы (как правило, ее длина не превышает 40 см), необходимо верно рассчитать и ширину шага обрешетки, набиваемой на стропила.

От длины ската нужно отнять длину нижнего ряда и количество сантиметров между обрешеткой и последним бруском.

Разновидности стропил для крыши

При строительстве любой кровли находят свое применение стропила всего лишь двух видов – наслонные и висячие. Висячие стропила имеют две точки опоры, которые находятся у основания, к примеру, опора на несущие стены здания, наслонные помимо этого могут опираться на столбчатые опоры, либо внутренние стены.

Материал для изготовления стропил

Дерево и металл – вот основной материал, из которого чаще всего изготавливаются стропила.

При возведении кровельных перекрытий жилых домов, хозяйственных построек применяются деревянные стропила, реже металлические. Металлические (железобетонные) стропила в основном используются при строительстве кровель с большими пролетами и нагрузками на кровлю, в основном для перекрытия производственных зданий. Цена данных стропильных конструкций довольно высока, так все ее элементы выполняются из металла, в основном используется швеллер.

Стропила из дерева

В свою очередь деревянные стропила подразделяются на три вида:

  1. Самым популярным и широко использованным видом стропил являются конструкции выполнены из обрезной доски, обычно это доска сечением 150х50 мм или 200х50 мм. Популярности данный вид стропил приобрел благодаря своей дешевизны и простоты изготовления.
  2. Стропила для крыши, изготовленные из бревен. В качестве исходного материала используют стволы деревьев диаметром 10-20 см, зачищенные и обработанные.
  3. Стропила, сделанные из клееного бруса. Клееные стропила производятся из брусков древесины и досок, склеенных при помощи специальным составом. Такие стропила более удобны в работе, брус имеет в сечение квадрат или прямоугольник. Вследствие чего, он легко укладывается на обрешетку, к тому же упрощается их крепление к мауэрлату, а также процесс наращивания. Данный вид стропил намного прочнее обычных деревянных.

Установка под металлочерепичное покрытие

Металлочерепичная кровля является, пожалуй, самым часто встречающимся покрытием при строительстве загородных домов.

Данный кровельный материал, идеально имитирующий настил из глиняной черепицы, обладает целым рядом преимуществ перед своим глиняным аналогом:

  • листовая металлическая черепица является намного более высокотехнологичной при выполнении ее монтажа, благодаря чему сроки возведения крыши могут существенно сократиться;
  • кровельный материал подобного типа значительно легче черепицы из натуральной глины, причем различия в массе 1м2 покрытия составляют до 35 кг в зависимости от того, какой толщины натуральная черепица.

Существенное понижение веса кровельного настила позволяет значительно упростить соблюдение многих параметров каркаса конструкции, к примеру, уменьшить толщину основного материала, увеличить шаг установки, уменьшить сечение брусков обрешетки.

Оптимальный шаг и сечение стропил под металлочерепицу.

Шаг установки стропильных ног под металлочерепичное покрытие устраивают в районе 600-950 мм при величине сечения элемента конструкции в 150*50 мм.

Увеличение шага здесь не рекомендуется при использовании сечения обрешетки в 30*50 мм.

При выполнении монтажа, с целью обеспечения лучшей вентиляции заполненного утеплителем пространства, в стропилах поблизости верхней кромки просверливают ряд отверстий 10-12 мм в диаметре.

В общем же стропильная конструкция под металлочерепицу не имеет принципиальных отличий от любой другой конструкции. Пожалуй, единственным, что делает ее особенной, является то, что верхняя опора стропил должна производиться не сбоку на коньковый брус, а сверху на коньковый прогон.

Свободная зона между состыкованными стропилами способствует циркуляции воздуха под кровельным настилом, что при учете его металлической поверхности снизит риск образования конденсата.

Если осуществляется монтаж кровли деревянного дома, предусматривающий замену традиционного мауэрлата верхним венцом, в котором выполняют необходимые врубки с целью надежного крепления, при неверном расчете перенести стропила будет уже очень сложно.

Основные правила выбора досок

Стропильная доска должна отвечать многочисленным требованиям и условиям, описанным выше. Чтобы выбрать действительно качественный материал, рекомендуется пользоваться определенными советами специалистов. К ним относится:

  • отсутствие больших по размеру сучков и трещин;
  • оптимальная влажность, причем не желательно доверять информации, содержащейся в документации к доскам, поэтому рекомендуется вовсе взять с собой специальный инструмент – влагомер, позволяющий быстро определить влажность древесины;
  • отсутствие существенных дефектов, подгнивших участков или иных значимых недостатков, так как все они негативно будут сказываться на качестве сделанной конструкции из досок.
Основные правила выбора досок

Важно! Если будет приобретен материал с высоким показателем влажности, то не допускается пользоваться им для возведения стропильной системы, так как она будет непрочной, а также вовсе имеется опасность для проживания в доме с такой крышей, поскольку через небольшой промежуток времени будет нарушена геометрия конструкции.

Читайте также:  Инновации в строительстве крыши: какая лучше мягкая кровля

Если обнаруживаются в одной партии досок несколько неподходящих элементов, не рекомендуется пользоваться ими для создания важных частей крыши, поэтому они применяются для дополнительных элементов.

Советы и рекомендации

Выбирая шаг стропил для металлочерепицы, стоит обратить внимание, что расстояние не должно быть меньше минимально допустимого значения и больше максимально допустимого значения, то есть, оно может варьироваться в пределах от 0,6 м до 1,2 м.

Если было принято решение выбрать расстояние от 0,6 до 1 м, то длина стропил в данном случае не должна быть больше 6 м. В том случае, если она будет уменьшена, допускается сделать разбежку до 1,2 м.

Если ноги стропильной системы будут установлены чаще, чем через 0,6 м, то это будет способствовать только существенному утяжелению кровли и, как правило, увеличению расходов. При необходимости расстояние может составлять и 1,2 м, но важно понимать, что в таком случае уровень несущей способности будет существенно уменьшен, что негативно скажется на конструкции из металлочерепицы.

Советы и рекомендации

При необходимости можно увеличить уровень прочности, то для этого потребуется выполнить сплошную обрешетку из древесных плит. В таких ситуациях шаг может варьироваться в пределах от 0,2 до 0,3 м. Данный вариант используется крайне редко, так как для его реализации требуется намного больше вложений.

Интервал в 1,2 м практически никогда во время осуществления монтажных работ не используется. Обусловлено это тем, что несмотря на довольно высокий уровень прочности, металлочерепица начнет провисать под тяжестью снега в зимний период времени либо при сильных порывах ветра.

Немаловажным значением является и сечение используемого бруса для обустройства стропильной системы. Именно от него зависит, какое расстояние будет выбрано. Оптимальным вариантом считается выбор деревянных брусков, имеющих сечение 150*150 мм, при этом обрешетка может быть установлена с интервалом от 4 до 7 см. В данном случае рекомендуется брать во внимание шаг поперечной волны.

Стропильная система одного и двух скатов

В последнее время односкатная крыша получает все большую симпатию. Оно и понятно, ведь материалы только дорожают, а так хочется сэкономить. Благодаря несложной конструкции это получится сделать. Стропильная система одного ската довольно примитивна. Для этого просто нужно положить балки на венец и закрепить. Конечно, не стоит забывать про изоляционный материал.

Максимальный наклон односкатной крыши может быть 30 градусов, а пролет составлять 6 метров (это правило действует для пиломатериалов). Самым оптимальным уклоном считается 15-20 градусов. Под таким углом, ветровая нагрузка не причинит особого вреда, но вот снежный покров будет доставлять некоторые неудобства. Решением этой проблемы может стать размещение вашей постройки «по ветру», что позволит ему удалять снежную массу с крыши естественным образом.

Альтернативным вариантом односкатной кровли является двухскатная. Она представляет собой некоторое количество прямоугольников, соединенных воедино при помощи мауэрлата и конька. Стоит отметить один интересный факт. Когда форма треугольника приближается к равнобедренному, то его жесткость возрастает. В связи с этим при уклоне кровли до 60 градусов можно позволить расширить шаг между стропильными ногами.

Но не стоит заигрываться с расчетами, ведь это может привести к увеличению парусности и расходу пиломатериалов. Самым оптимальным уклоном скатов для двухскатной системы – 45 градусов.

Специфика удлинения стропильных ног

Сращивание стропильных ног позволяет унифицировать пиломатериал, приобретаемый для возведения крыши. Знание тонкостей процесса предоставляет возможность практически полностью построить стропильный каркас из бруска или доски одного сечения. Устройство системы из материалов одного размера выгодно отражается на итоговой сумме расходов.

Специфика удлинения стропильных ног

К тому же доску и брусок увеличенной длины, как правило, производят с сечением бóльшим, чем у материала стандартных размеров. Вместе с сечением возрастает и стоимость. Такой запас прочности при устройстве вальмовых и ендовых ребер чаще всего не нужен. Зато при грамотном выполнении сращивания стропил элементам системы сообщается достаточная жесткость и надежность при наименьших затратах.

Без знания технологических нюансов сделать действительно жесткие на изгиб соединения пиломатериалов достаточно сложно. Узлы сопряжения стропилин относятся к категории пластичных шарниров, обладающих лишь одной степенью свободы – способностью поворачиваться в соединительном узле при приложении вертикальной и сжимающей по длине нагрузки.

Специфика удлинения стропильных ног

Для того чтобы обеспечить равномерную жесткость при приложении изгибающей силы по всей протяженности элемента, сопряжение двух частей стропильной ноги располагают в местах с наименьшим изгибающим моментом. На эпюрах, демонстрирующих величину момента изгиба, они хорошо видны. Это точки пересечения кривой с продольной осью стропилины, в которых изгибающий момент приближается к нулевым значениям.

Учтем, что при строительстве стропильного каркаса требуется обеспечить равную по всей протяженности элемента сопротивляемость изгибу, а не одинаковые возможности прогибаться. Поэтому места сопряжения устраивают рядом с опорами.

В качестве опоры принимается как установленная в пролет промежуточная стойка, так и непосредственно мауэрлат или шпренгельная ферма. Коньковый прогон можно также оценивать, как возможную опору, но участки состыковки стропильных ног лучше располагать ниже по скату, т.е. там, где на систему возлагается минимальная нагрузка.

Специфика удлинения стропильных ног

Как рассчитать длину стропильных ног односкатной крыши

Из всех типов крыш односкатная является самой простой.

Сложные элементы в ней отсутствуют вовсе.

И установка ее производится на несущие стены, которые имеют разную высоту.

Такую кровлю устраивают на гаражах, банях, подсобных помещениях.

Чтобы вычислить, какова будет длина стропил односкатной крыши, следует определиться с углом наклона.

А зависит угол наклона ската, в первую очередь, от типа того кровельного материала, который вы хотите использовать.

В том случае, когда это профнастил, то оптимальный угол наклона составляет 20 градусов.

Но меньше 8 градусов угол делать запрещено!

Иначе в холодное время года под весом снежного покрова кровля не выдержит и попросту провалится.

Если вы будете укладывать металлочерепицу, то минимальный угол наклона увеличивается до 25 градусов.

При использовании шифера – 35 градусов. Если кровля фальцевая, то угол наклона может быть разным: 18 — 35 градусов.

После того, как разобрались с углом наклона ската, необходимо поднять заднюю стену на такую высоту, чтобы получился желаемый угол.

Как рассчитать длину стропильных ног односкатной крыши

Самое сложное в таких расчетах – это найти синус и тангенс.

Но для этого пользуются такой табличкой:

Угол наклона крыши, градусы Тангенс tgA Синус sinA
5 0,09 0,09
10 0,18 0,17
15 0,27 0,26
20 0,36 0,34
25 0,47 0,42
30 0,58 0,5
35 0,7 0,57
40 0,84 0,64
45 1,0 0,71
50 1,19 0,77
55 1,43 0,82
60 1,73 0,87

Для примера давайте найдем длину стропила и высоту поднятия стены фасада для дома длиной 5 метров.

Угол наклона составляет 25 градусов.

Для определения высоты поднятия передней стены Lbc х tg 25 = 5 х 0,47 = 2,35 метра.

Соответственно длина стропильной ноги Lc = 2,35 х 0,42 = 5,6 метра.

И не забудьте к полученной длине прибавить длину переднего и заднего свесов, которые необходимы для того, чтобы обеспечить стены здания защитой от косого дождя.

В среднем длина одного свеса составляет 0,5 метра.

Если требуется, эта длина может быть больше.

А вот меньше 0,5 метра нельзя.

Значит, к длине стропила следует прибавить 1 метр: Lc = 5,6 + 1 =6,6 метра.

Выводы

Выполнение расчетов при проектировании – важный этап создания крыши. Его выполнение необходимо поручать профессионалам. Но предварительные расчеты можно провести и самостоятельно, это поможет лучше разобраться в готовом проекте.

Крыша – очень важный функциональный элемент дома. Для обеспечения необходимой прочности ее конструкции производятся специальные расчеты, в том числе и определение количества необходимого пиломатериала. Это очень важно для определения объема предстоящих работ ввиду значительной стоимости строительного материала.