Шаг стропил двускатной крыши: зависимость шага стропил от материала кровли

Двускатная кровля распространена в частном строительстве очень широко. Благодаря устойчивой форме она хорошо противостоит даже сильным ветрам и защищает от осадков, которые быстро удаляются самотеком. Направленная вверх вершина придает устремленный в небо вид в отличие от плоского покрытия, делающего здание приземистым. Двухскатная крыша своими руками — задача непростая, но выполнимая. Наша инструкция поможет справиться с ней быстро и без ошибок.

Конструкция двускатной крыши

В основе ее находится стропильная система — каркас, который воспринимает усилия от собственного веса, кровельного покрытия, снеговой и ветровой нагрузки. Стропила расположены парами и связаны между собой коньком, прогонами, обрешеткой.

Основные компоненты стропильной системы:

• Мауэрлат — опорный брус или доска, уложенный по периметру сооружения и передающий нагрузку от кровли стенам.
• Стропила (стропильные ноги) — наклонные балки, опирающиеся на мауэрлат и соединенные в коньке. Их устанавливают с шагом 0,8-2 м, который зависит от действующих нагрузок и сечения балок.
• Стойки, ригели, затяжки, подкосы, прогоны — элементы, разгружающие систему и придающие ей устойчивость. Могут располагаться вертикально, горизонтально или с наклоном.
• Конек — горизонтальная балка в верхней точке крыши, служащая опорой для стропильных ног.
• Лежень — укладывается на внутреннюю несущую стену, используется в дополнение к мауэрлату, чтобы перераспределить нагрузку при большом пролете.
• Обрешетка — либо разреженный настил для укладки кровельных материалов, либо сплошная плита или щит для гибкой черепицы, ондулина. Дополнительно увеличивает жесткость конструкции.

Чаще всего стропильная система изготавливается из дерева атмосферной сушки II-III сорта. Сырую использовать нежелательно из-за склонности к кручению и растрескиванию. В качестве крепежа при сборке применяются гвозди, болты, скобы, накладки, скользящие опоры под усадку. Возможно также изготовление каркаса из металлических профилей, но в частном строительстве металлоконструкции применяются редко из-за более высокой цены и сложности монтажа.

Если чердак предполагается использовать под мансарду, при устройстве двускатной крыши между стропилами укладывается утеплитель с защитой от влаги и пара. В этом случае по стропилам сначала монтируется контробрешетка, которая обеспечивает вентиляцию и отведение конденсата, а затем обрешетка.

Зависимость шага стропил от материала кровли

Существует большое количество видов кровельного покрытия. Большинство из них заметно устарели и мало используются в современном строительстве. Наиболее популярными на сегодняшний день считаются:

• Профлист.
• Профнастил.
• Металлочерепица.

Необходимо учесть, что профлист и профнастил представляют собой одну группу профилированного покрытия. Некоторые источники считают их разными наименованиями одного и того же материала, другие разделяют их по высоте волны. У профлиста высота волны больше, а профнастил несколько более плоский. Первый вид может использоваться не только как кровельное покрытие, но и в качестве материала для строительства заборов, ограждений, металлических гаражей и т.п.

Профнастил Источник plantu.ru

Профнастил имеет меньшую волну и предназначен для укладки в качестве кровли. Оба материала имеют общую специфическую особенность – профилирование выполнено только в продольном направлении, что расширяет их возможности и позволяет делать кровлю для круглых крыш и навесов.

Кровля из профнастила Источник kostromaremont.ru

Угол наклона скатов

Уклон двускатной кровли в строительстве задается на этапе проектирования. Конструкции с углом до 30° считаются пологими, 30-45° — со средним уклоном, 45-60° — крутыми.

На выбор наклона скатов определяющее значение оказывают:

• Ветровые нагрузки. Чем больше подъем крыши, тем выше парусность и сильнее воздействие ветра. В районах, где часто бушуют ураганы, оптимальный угол 15-20°.
• Снеговые нагрузки. Здесь зависимость обратная. Чем уклон меньше, тем больше осадков скапливается на кровле. Чтобы воспринимать вес снега, требуется более мощная конструкция, что нецелесообразно. В снежных регионах самый благоприятный наклон скатов около 25-40°.
• Тип кровельного материала. Для каждого вида разработаны рекомендации о максимально и минимально допустимом угле монтажа. Если их не соблюдать, герметичность и внешний вид кровли могут пострадать.
• Конструктивные особенности. В проектах домов с двускатной крышей и мансардой уклон скатов должен обеспечивать необходимую высоту помещения. Иногда крыша делается ломаной, чтобы слишком не поднимать конек.

Наиболее универсальный угол наклона двускатной кровли — 20-45°.

Существуют еще разноуклонные крыши, где каждый скат расположен под своим углом. Но такие системы нужно использовать очень аккуратно, поскольку в плане архитектуры они достаточно нестандартные, а монтаж их сложнее, чем симметричных конструкций.

Выводы

Рассчитывая шаг стропил односкатной крыши или более сложного сооружения, необходимо иметь в виду:

• производить расчет лучше «с запасом», поскольку увеличение нагрузки на несущие конструкции все же лучше, чем обрушение крыши в результате недостаточной прочности стропильной системы;
• принимая тяжелые кровельные материалы (керамическую черепицу, цементно-песчаную черепицу) лучше сразу брать в памятке следующее сечение стропил или уменьшать величину шага до предыдущего значения. В любом случае необходимо проверить правильность выбора прикидочным расчетом;
• принимая утепление под профлист или под металлочерепицу, стоит помнить о необходимости не только теплоизоляции, но и защиты от шума – в противном случае стук дождя или града по крыше способен свести «на нет» весь комфорт проживания. Небольшое увеличение нагрузки на стропильную систему в этом случае оправдано.

Как рассчитать угол

Наклон ската применяется при расчетах элементов стропильной системы. Он определяется в градусах или процентах, поэтому нужно провести некоторые математические действия.

Двускатная крыша в разрезе представляет собой равнобедренный треугольник (если скаты одинаковые). Ее условно можно разделить на 2 прямоугольных треугольника. Одна из сторон Н — высота до уровня конька, другая L — половина пролета дома. Они измеряются по готовым стенам и фронтону. Требуется рассчитать длину стропила B, которую можно найти исходя из тригонометрических формул.

Тангенс угла ската относительно горизонтали:

tgα= H/L

По таблице Брадиса или помощью с инженерного калькулятора находим соответствующее значение угла в градусах. Например, высота крыши 3 м, ширина дома 9 м, половина пролета 9/2=4,5 м.

tgα=3/4,5=0,6667

Этому тангенсу соответствует угол 34°, то есть крыша имеет средний уклон. Можно использовать функцию косинуса и посчитать длину стропила как B= L / соs 34° = 4,5/0,829=5,42 м.

Также информация об угле наклона нужна, чтобы сориентироваться в кровельных материалах.

Для расчета длины стропил ( и проверки) можно воспользоваться вторым способом — теоремой Пифагора:

B²=H²+L²= 9+20,25=29,25, откуда B =√29,25=5,41 м — длина стропила (без свеса).

Чтобы исключить попадание осадков на стены, нужно добавить не менее 40 см для свеса. Получаем для своего здания минимальную длину стропил 5,81 м при угле наклона ската 34°. Для удобства можно принять B=6 м, чему соответствует стандартная доска.

Методика вычисления расстояния между стропилами

Существует два варианта расчета:

• Инженерный расчет с использованием соответствующих формул и методик.
• Использование онлайн-калькуляторов, дающих ответ после внесения собственных исходных данных.

Первый способ годится только для профессионального проектировщика кровельных систем. Для неподготовленного человека выполнить подобные вычисления крайне сложно, поскольку нужны различные специфические данные, коэффициенты, табличные значения, которые сложно найти и надо правильно использовать. Расчеты, полученные с помощью онлайн-калькуляторов, также не рекомендуется применять для реального строительства, а использовать как вариант уточнения или проверки результатов расчета, выполненного специализированными организациями.

Монтаж кровли Источник tues.ru

Виды стропильных систем

В зависимости от конструктивного решения стропила могут быть наслонными, висячими или комбинированными. При подборе схемы нужно учитывать размеры пролета и наличие внутренних несущих стен.

Устройство стропильной системы двускатной крыши

Наслонная стропильная система

Этот вид конструкций представляет собой стропильные ноги, опирающиеся на наружные и внутренние стены. Балки как бы «наслоняют», при этом в системе отсутствуют горизонтальные распирающие усилия, которые воспринимаются только капитальными опорами.

Вариант простейшей наслонной системы

За счет меньших напряжений «наслонная» система имеет более простую и дешевую конструкцию. Мауэрлат может укладываться как по периметру здания (если стены недостаточно прочные), так и отдельными участками — коротышами по 60-70 см в местах опирания стропил.

Для усиления системы и уменьшения прогибов используются прогоны, подкосы, стойки. Они перераспределяют напряжения, что позволяет уменьшить сечение несущих элементов.

В коньковом узле стропила соединяются внахлест или встык. Дополнительно устанавливаются накладки на болтах или нагелях.

В зданиях, сложенных из бруса или бревен, роль мауэрлата играет верхний венец. В него врубается нижний конец стропил, который дополнительно закрепляется с помощью проволочных скруток или скоб.

Соединение стропильной ноги с мауэрлатом при помощи вырубки и гвоздей

Наслонные системы собираются на высоте по месту. Все элементы монтируются последовательно. Для временной фиксации используются различные приспособления типа подпорок или прикрученной к фасаду доски. Ускоряет сборку укладка прогона (конькового бруса) перед монтажом стропил.

Подвижный способ крепления стропилы и мауэрлата Опора скользящая для стропил 200 мм KUCIS

Преимущества наслонных конструкций — возможность сборки без грузоподъемных механизмов, меньшие усилия в системе и как следствие, применение пиломатериалов небольшого сечения. Недостаток — при пролетах от 6,5 м нужна внутренняя несущая стена.

Висячие стропила

В отличие от наслонной системы этот вид применяется при отсутствии промежуточной капитальной опоры и достаточно большом пролете (от 6 до 14 м). Усилия в нижнем поясе возникают значительные, поэтому вводятся дополнительные элементы — горизонтальные затяжки или ригели, вертикальные бабки с опиранием на затяжку.

Очень часто висячая система сочетает функции перекрытия, то есть нижние балки используются как основа для потолка или пола. При пролетах до 5 м стропила соединяются затяжкой, более 6 м — добавляются усиливающие ригели, свыше 9 —конструкция включает дополнительные наклонные и горизонтальные связи. Отдельный фрагмент крыши из стропил, затяжки и связей называется фермой.

Стропильные ноги, скреплённые ригелем

Крупные секции собираются на земле. Их поднимают на крышу с помощью механизированных устройств и устанавливают на мауэрлат. Предварительно по поверхности стены устраивается подкладка из гидроизоляционных материалов.

Схема шарнирной фермы с подвеской и подкосами

Поскольку ферма — жесткий элемент, крепление к коньковому брусу более сложное, чем при наслонном варианте. Здесь применяется врубка с усилением накладками из дерева или металла.

Иногда обе системы комбинируются. Между фермами, установленными с шагом 3-4 м, монтируются наслонные стропила. Это несколько упрощает и удешевляет строительство.

Преимущества висячих конструкций — высокая несущая способность, возможность перекрывать большие пролеты без промежуточных опор. Недостаток — сложное изготовление и монтаж.

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.

Проектирование и расчет двускатной кровли

Если вы решили самостоятельно построить крышу, требуется выполнить достаточно много расчетов. Для упрощения задачи в интернете есть специальные программы-калькуляторы. При ваших исходных данных они выдадут результат в виде раскладки всех элементов и списка (спецификации) основных строительных материалов.

Чтобы рассчитать крышу самостоятельно, вам понадобится следующая информация:

• размеры дома — ширина и длина;
• высота крыши и величина свеса (минимум 40 см);
• стандартное сечение стропил — 50х150 мм при пролете до 5 м с дополнительными подпорками;
• при пролете более 5 м, а также шаге от 1 м или малом угле наклона сечение стропил должно быть не менее 50х200 мм;
• шаг стропил при пологих крышах 60-80 см, среднего уклона 100 см, при крутых — 100-140 см, зависит также от наличия утеплителя;
• обрешетка из доски 25х100 или 30х100 мм;
• расстояние между рейками — принимается в зависимости от кровельного материала, например для металлочерепицы это 250 мм (в чистоте);
• мауэрлат — доска 50х150 мм или брус 150х150 мм;
• количество листов покрытия — предварительно сделать примерную раскладку с учетом рабочей ширины материала.

Если предполагается укладка гидроизоляции, утеплителя и контробрешетки, их нужно тоже включить в расчеты. Для климатических условий России рекомендуемая толщина теплоизоляции 100-200 мм.

Далее рисуется схема (чертеж) фасада здания с размерами, план кровли, раскладка элементов стропильной системы. Теперь можно посчитать, сколько и каких пиломатериалов потребуется, а также листов покрытия, утеплителя, паро- и гидроизоляции (нужно учитывать нахлест).

По окончании определяется количество крепежных изделий, накладок, антисептических средств и т.д. Все результаты занесите в таблицу. Покупать материалы рекомендуется с запасом 10-15%. Расчет висячей системы (ферм) лучше заказать у специалистов.

Онлайн-калькуляторы vs блокнот и карандаш

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

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

Как сделать двухскатную крышу: пошаговая инструкция с фото

Работа включает несколько этапов:

• подготовку;
• установку стропильной системы;
• укладку гидро-, тепло- и пароизоляции;
• монтаж кровельного материала.

Пиломатериалы должны быть хорошо высушенными. Их хранят в штабелях под навесом или накрывают в непогоду пленкой, брезентом.

Подготовка

Если стены сложены из штучных материалов — блоков, кирпича, — рекомендуется устроить армированный пояс по периметру здания из железобетона. Это позволит собрать конструкцию воедино и выровнять поверхность под укладку мауэрлата.

На этом же этапе в свежий раствор замуровывают шпильки сечением 10 мм из оцинкованной стали. Начинать нужно от углов, шаг закладки — 60 см. Впоследствии на них будет насаживаться мауэрлат и закрепляться гайками.

Для исключения контакта древесины с бетоном устраивается гидроизоляция — поверхность армопояса промазывается горячим битумом и накрывается 2 слоями рубероида.

Укладка мауэрлата

В брусе просверливаются отверстия в тех местах, где из стен выступают шпильки. Мауэрлат укладывается на поверхность стены ближе к ее внутренней стороне, чтобы избежать сноса во время сильного ветра.

Брусья нужно выровнять по горизонтали. Можно вставить прокладки или стесать выступающие части.

Допускается укладывать мауэрлат не целиком на стену, а отдельными сегментами непосредственно под стропила. При кирпичных или бетонных стенах дополнительно используется крепление металлическими накладками, деревянными пробками и скобами, изогнутой арматурой.

По длине брус стыкуется косым или прямым замком. Угловые соединения запиливаются «в лапу» и крепятся к стене анкерами (шпильками).

Установка конькового бруса

В высших точках кровли укладывается прогон, который крепится к стойкам и лежню металлическими уголками и накладками. Шаг стоек 3-5 м.

Можно изменить последовательность и начать с установки стропил по торцам здания, но тогда придется крепить каждую пару балок раскосами или досками. В случае, когда имеется готовый прогон, сборка проходит быстрее и качественнее.

Монтаж конькового бруса

Монтаж стропил

Заготовку стропил лучше проводить по шаблону. В нижней части вырезается паз для опирания на мауэрлат. Глубина запила — не более 1/3 ширины доски.

2 вида крепления стропил к мауэрлату

Если для стропил пиломатериалы придется сращивать, используется соединение внахлест или с накладками. Рекомендуется делать стык на расстоянии не менее 1 м от точек опор, желательно примерно на 1/3 длины стропила. В центре соединять доски нельзя, поскольку в середине действует максимальный изгибающий момент, и балка может прогнуться в самом ослабленном месте.

Сборка стропил начинается от фронтонов. Сначала выставляются первые и последние фрагменты, затем натягивается шнур и производится разметка. Шпильки не должны попадать в места опирания, чтобы не создавать проблем с врубкой. Читайте подробно про крепление стропил к мауэрлату в отдельной статье.

Крепятся стропила с соседними элементами с помощью упоров, подкосов и стяжек. Важно прочно зафиксировать систему в пространстве.

Крепление обрешетки

Основа для укладки кровельного покрытия изготавливается из досок, реек, плит ОСП или влагостойкой фанеры. Выбор материала зависит от вида покрытия:

• для металлочерепицы — доска с шагом 35-45 см, равным длине поперечной волны;
• гибкая черепица, ондулин, рулонная кровля — сплошной настил;
• асбестоцементный шифер — обрешетка с шагом 450-750 в зависимости от угла наклона.

Доски или рейки укладываются перпендикулярно стропилам. В каждом месте крепления прикручиваются двумя саморезами. Обрешетка дополнительно придает стропильной системе жесткость и устойчивость.