шаг стропил вальмовой крыши под профнастил
Расстояние между стропилами
Стропильная система, бесспорно, является важнейшим структурным элементом любой скатной крыши. Последствием ее неправильной установки может стать не только деформация кровли, требующая дорогостоящего ремонта, но и полное обрушение крыши на голову несостоятельного строителя.
На устойчивость стропильной системы к различным нагрузкам влияют следующие четыре основных фактора:
Темой этой статьи является выбор материала и шага между стропилами с учетом предполагаемого типа кровли.
На чем основываются расчеты?
При проведении расчетов учитываются четыре главных показателя:
Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:
Методика вычисления расстояния между стропилами
Расчет точного расстояния между стропилами основывается на результатах предварительного вычисления максимально допустимого шага. Чтобы произвести это вычисление, учитывают общую нагрузку, конструкцию крыши и используемый на стропильные ноги материал.
Методика расчета шага каркаса крыши:
Для некоторых видов кровельного материала желательно применять фиксированные расстояния между стропилами, в таком случае на одном из торцов крыши устанавливается дополнительное стропило с нестандартным шагом.
Шаг стропильной ноги в зависимости от материала
Расстояние между стропилами можно увеличивать по мере увеличения прочности материала, из которого они изготовлены. Чаще всего к каждому кровельному материалу указывается необходимый под него шаг стропил и допустимые сечения стропильных ног с учетом нагрузки.
Эти рекомендации носят региональный характер и применимы к центральной полосе России и более южным регионам. Перед разработкой чертежа стоит обязательно проверить уровень ветрового давления и заснеженности в своем регионе, и скорректировать шаг и/или сечение стропил.
Стропильная система в частных домах чаще всего выполняется из бревен диаметром 12 – 22 см, бруса/доски толщиной 40 – 100 мм и шириной 150 – 220 мм. При расчетах можно допустить применение вместо бревен определенного диаметра брусьев аналогичной ширины, толщиной 100 мм.
Стропильная конструкция под профнастил
Стропильная конструкция под керамическую черепицу
Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:
Существуют модели черепицы, предназначенные для установки под углом 12 – 60 градусов, рядовые модели рекомендуется монтировать под углом 20 – 45 градусов. Для обрешетки чаще всего используют брус 50х50 мм.
Стропильная конструкция под металлочерепицу
Металлочерепица по сути представляет собой менее жесткий и более легкий декоративный вариант профнастила, поэтому требования по стропильной системе, в частности по рекомендуемым сечениям стропильных ног, во многом совпадают.
Особенностью стропильной конструкции под металлочерепицу можно назвать значительное уменьшение шага обрешетки, который должен быть равен длине продольной волны (30 см для большинства видов). Это приводит к необходимости уменьшить расстояние между стропилами до 0,6 – 1 м, для снижения расходов пиломатериала на обрешетку. Угол ската крыши выбирается от 22 до 45 градусов.
Стропильная конструкция под ондулин
Ондулин – шифер на основе стекловолокна и битума, выпускается только одним производителем и имеет унифицированные технологические нормы по установке:
Учитывая небольшой вес материала, сечение стропильных ног подбирается исходя из тех же рекомендаций, что и для профнастила.
Стропильная конструкция под покрытие из шифера
Шифер – традиционный, достаточно жесткий и тяжелый кровельный материал, хрупкий, но устойчивый к постоянным нагрузкам. Такие свойства меняют рекомендации по оптимальному устройству стропильной системы в сторону использования более прочных элементов и увеличения шага между ними:
Стропила для односкатной и двускатной кровли
Какое расстояние стропил для односкатной кровли? Односкатная крыша не требует сложной стропильной конструкции. Стропила укладываются от стены к стене, чаще всего без использования мауэрлата, прямо на венец.
Отсутствие дополнительных ребер жесткости устанавливает максимальный угол уклона – 30 градусов и допустимую длину пролета – менее 6 м (для деревянных стропил). Оптимальный угол – 15 – 20 градусов.
Такие крыши обычно не подвержены ветровым нагрузкам, но требуют защиты от осадков. В регионах, где давление ветра сравнимо со снеговой нагрузкой, правильная установка односкатной крыши “по ветру” способна привести к самоочищению кровли.
Двухскатная крыша представляет собой систему параллельных треугольников, соединенных между собой мауэрлатом и коньком. Существует множество элементов для прочного скрепления сторон треугольника между собой и передачи нагрузок от стропильных ног стенам – стойки, стяжки, укосины, опорные балки и так далее.
Шаг между стропилами двускатной крыши делают с учетом размера теплоизолятора, который укладывают между ними. Примерный шаг между стропильными ногами 1-1,2 метра
Прочность жесткого треугольника возрастает по мере приближения его формы к равнобедренному, поэтому при повышении угла ската до 60 градусов можно расширять шаг между стропилами.
Однако, это также приведет к увеличению расхода материала и к многократному усилению парусности крыши. Оптимальный угол уклона для снежных регионов – 45 градусов, для ветреных – 20 градусов.
Расстояние между стропилами крыши мансардного типа определяет, какая часть нагрузки приходится на каждый элемент. При проектировании вальмовой кровли шаг стропил должен составлять от 60 см до 1 м.
Как рассчитать расстояние между стропилами односкатной крыши из профнастила, каков шаг укладки?
Шаг укладки стропил в каркасе односкатной кровли относится к ключевым факторам влияния на ее надежность и смету строительства.
Данный параметр напрямую зависит от условий эксплуатации крыши и определяется при проектировании системы в числе первых.
При планировании покрытия ската легким и достаточно жестким профнастилом он варьируется в пределах 0,6-1,2 м, но точное значение всегда обосновывается расчетом.
Стропильная система под профлист
Стропильный каркас односкатной крыши имеет простую конструкцию и усиливается дополнительными элементами лишь при чрезмерной ширине ската. В остальных случаях плоскость ската формируют стропильные ноги одинакового сечения, уложенные по бокам крыши и далее – с равномерным интервалом, определяемым расчетом. О том, как сделать стропила на односкатную крышу, читайте тут.
Эти же элементы выполняют функции основания под обрешетку и при необходимости удерживают изоляционные прослойки пирога.
Факторы влияния на шаг укладки
Основным ориентиром служит величина ожидаемых нагрузок. Чем они меньше, тем разряженней можно укладывать стропильные ноги и наоборот.
Учету подлежат как постоянные факторы влияния (собственный вес кровли), так и переменные и особые нагрузки (атмосферные воздействия, вес людей при необходимости перемещения по скату, сейсмическая активность, риски ураганов). Помимо нагрузок, на шаг стропильных ног оказывает влияние:
В отличие от обычных наслонных ног, укладываемым с шагом оптимальным по нагрузке, весу пирога и стоимости, при их расчете учитывается потребность в удержании перекрытия, зачастую приводящая к сокращению расстояния до 60—70 см.
Больше о том, каким должно быть расстояние между стропилами односкатной крыши, мы рассказывали в отдельной статье.
Определение совокупности нагрузок
При определении и расчете нагрузок основным ориентиром служит СНиП 2.01.85, справочные климатические карты и технические характеристики используемых материалов, указанные производителем. В случае односкатной крыши обязательно суммируются:
При строительстве домов с односкатными крышами влияние ветра учитывается при составлении проекта, а именно – при выборе стороны более высокой несущей стены.
Полученная сумма делится на площадь ската для нахождения нагрузки на 1 м² или на ориентировочное число стропил. Последняя величина используется при проверке соответствия сечения ноги ожидаемым нагрузкам. При сомнениях в надежности число или сечение стропил увеличивается.
Основные положения расчета
Простейший алгоритм включает:
Общих правил немного: число опор всегда округлятся до целого, по возможности большего числа, а сами элементы укладываются с равномерным шагом. Исключение делают лишь для конструкций с крутым уклоном, переносящих львиную долю нагрузок на стены.
Каркасы таких крыш могут быть более разряженными, но требования к армопоясу и мауэрлату у них ужесточаются.
Требование к равномерности шага не всегда соблюдается при заложении утепленных односкатных кровель.
В частности, иногда выгоднее подогнать шаг под размеры утеплителя и добавить стропилину с любого торцового края, чем кроить теплоизоляционный материал или укладывать его с зазорами.
Также каркас может усиливаться дополнительной доской или брусом в местах размещения лестниц или аналогичных нагружаемых участках.
Приведенный алгоритм не учитывает сечение самих стропильных ног, но этот параметр корректируется за счет увеличения результата в большую сторону. В целом он используется при составлении ориентировочной схемы расположения стропил и расчета веса всей системы. В ходе строительства длина ската и межстропильный шаг обязательно уточняются.
Оптимальное и минимальное значение
При покрытии односкатных крыш профнастилом рекомендуемый производителями шаг варьируется в пределах 60-90 см, при уклоне более 45° и исключении влияния снеговой нагрузки его разрешают поднимать до 120-140 см.
Соответственно, при повышенных нагрузках и малом уклоне шаг сокращают до минимума в 60 см, а оптимальное по смете значение варьируется в пределах 80-90 см. В домах с односкатными утепленными крышами этот параметр подбирается одновременно с выбором размеров плит минваты или пенополистирола.
Важно! Cокращать шаг меньше 60 см при покрытии односкатных конструкций профлистом нет смысла.
При повышенных снеговых нагрузках и необходимости перемещения по поверхности кровли застройщики рекомендуют усиливать обрешетку, при высоких рисках срыва ската ветром – удваивать стропила. Подробно о том, как делается набивка обрешетки на односкатную крышу под профнастил, читайте здесь.
Не менее важное значение на оптимальный шаг оказывает назначение постройки. В жилых домах рекомендуемый диапазон варьируется в пределах 60-100 см при условии достаточного сечения ног и использования качественных пиломатериалах. При заложении временных и декоративных построек интервал можно смело увеличивать до 1,2-1,4 м и более.
Как высчитывается?
В качестве примера приведен расчет шага и расстояния между стропилами односкатной крыши с длиной в 7 м. Выбранный ориентировочный шаг укладки стропил для него составляет 65 см.
Схожий алгоритм расчета используются кровельными онлайн-калькуляторами, позволяющими подобрать расстояние и шаг с высокой точностью. Эти же приложения помогают выбрать или проверить оптимальный шаг стропил в соответствии с выбранным уклоном крыши и климатическими условиями в регионе (каким должен быть уклон односкатной крыши из профнастила?).
Заключение
Подводя итог стоит отметить, что незначительное отклонение шага укладки стропил в большую сторону для односкатных конструкций не считается критичным, в отличие от интервала обрешетки. Последняя обязательно учащается при риске чрезмерного давления снежного покрова, малом уклоне ската или сомнении в марке профнастила.
В остальных случаях легкий вес материала позволяет сокращать число стропильных ног до минимально допустимого. Приемлемые требования выдвигаются и к сечению стропил – в большинстве случаев ноги в таких конструкциях набиваются из доски 50×100 мм.
Расстояние между стропилами: принципы и примеры расчетов шага стропильной системы
Задача правильно рассчитать расстояние между стропилами – очень ответственная. От того, насколько серьезно вы приступите к ее решению, будет зависеть не только надежность и долговечность крыши, но и все последующие работы на ней: укладка утеплителя, монтаж кровельного покрытия, установка доборных элементов. Если просто подогнать шаг стропил под листы кровли, как это многие делают, то не факт, что между стропилами потом войдет утеплитель.
Если же ориентироваться только на утеплитель – первая же зима с ее обильным русским снегом сокрушит стропильную систему. Вот почему важно подобрать оптимальный шаг стропил для всех скатов, и как это сделать мы сейчас расскажем.
Содержание
Вот хороший видео-урок, как самостоятельно рассчитать расстояние между стропилами:
От чего зависит шаг между стропилами?
Итак, расстояние между стропилами определяется такими важными факторами, как:
Каждый из этих параметров нужно непременно принимать во внимание.
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.
Декоративные стропила: 0% нагрузки
Первым делом определитесь с самым главным пунктом: типом крыши и ее назначением. Дело в том, что крыша жилого дома зимой выдерживает большую шапку снега, постоянный ветер на высоте, ее нередко утепляют изнутри, а вот к стропильной системе небольшой беседки, спрятанной под кронами деревьев, предъявляют совсем другие требования.
Например, если вы строите перголу в ее классическом понимании, то совершенно не важно, какое именно будет у нее расстояние между стропилами – это уже чисто эстетический фактор:
В приведенной иллюстрации видно, что даже в такой постройке есть свой шаг стропил. Ведь здесь он обеспечивает и эстетический фактор, и жесткость самой конструкции. Но выбирают шаг произвольным путем.
Функциональные стропила: подробный расчет
Подходим к главному вопросу: какое расстояние должно быть между стропилами крыши жилого дома? Вот здесь запаситесь терпением и внимательно изучите все нюансы.
Пункт 1. Длина стены и выбор шага стропил
Первым делом шаг установки стропил на крыше жилой постройки обычно выбирают конструктивно размеру здания, хотя и с учетом многих других факторов.
Например, проще всего устанавливать стропила с шагом 1 метр, поэтому для стены длиной 6 метров ставится стандартно 7 стропил. В тоже время можно сэкономить, поставив их с расстоянием 1 и 2 метра, и получится ровно 5 стропил. Можно поставить также с расстоянием 2 и 3 метра, но зато усилить обрешеткой. Но крайне нежелательно делать шаг стропил более 2 метров.
Пункт 2. Влияние снеговых и ветровых нагрузок на форму крыши
Итак, мы остановились на том, что среднее расстояние между стропилами обычной крыши – 1 метр. Но, если в местности значительная снеговая или ветровая нагрузка, крыша пологая или просто тяжелая (например, покрыта глиняной черепицей), тогда такое расстояние необходимо уменьшить до 60-80 см. А вот на крыше с уклоном более 45 градусов его можно даже увеличить на расстояние 1,2 м-1,4 м.
Почему это так важно? Давайте разберемся. Дело в том, что воздушный поток сталкивается на своем пути со стеной под крышей здания, и там происходят завихрения, после чего ветер ударяет в карнизный свес крыши. Получается, что ветровой поток как бы огибает скат крыши, но при этом стремясь ее приподнять. И в крыше в этот момент возникают силы, которые готовы ее сорвать или опрокинуть – это две наветренные стороны и одна подъемная.
Есть еще одна сила, которая возникает от давления ветра и действует перпендикулярно склону, стараясь словно вдавить скат крыши вовнутрь. И чем больше угол наклона ската кровли, тем больше имеют значение безопасные силы ветра и меньше касательные. А чем больше угол ската, тем реже нужно ставить стропила.
Понять, делать вам высокую крышу или пологую, поможет эта карта среднего значения ветровой нагрузки:
В российском климате на стандартную крышу дома значительную часть года воздействует такое атмосферное явление, как снег. И здесь тоже нужно учитывать, что снеговой мешок обычно скапливается больше на какой-то одной стороне крыши.
Вот почему в таких местах, где возможен снеговой мешок, нужно ставить спаренные стропильные ноги либо делать сплошную обрешетку. Проще всего определить такие места по розе ветров: с наветренной стороны ставят одиночные стропила, а с подветренной – спаренные.
Если вы впервые строите дом, тогда не найдетесь на собственную интуицию, а определите среднестатистическую снеговую нагрузку для своей местности по официальным данным:
Пункт 3. Вопрос утепления и стандартной ширины матов
Если вы планируете утеплять кровлю, тогда шаг стропил целесообразно ставить под стандартные размеры плит теплоизоляции, а это 60, 80 или 120 см.
Если потом подгонять утеплитель под уже существующие параметры крыши, будет много отходов, щелей, мостиков холода и прочих проблем.
Пункт 4. Качество и прочность используемого пиломатериала
Огромное значение также имеет то, какой именно материал вы используете для строительства стропильной системы. Так, для каждой породы древесины существует своя нормативная документация, которая касается ее несущей способности:
Т.к. для изготовления стропильной системы крыши в России чаще всего используется сосна и ель, их прочность на изгиб и особенности использования уже давно прописаны. Если же вы будете использовать древесину других пород, то нужно будет выводить поправочный коэффициент.
Кроме того, если на стропилах будут сечения, врубки или отверстия под болты, в этих местах нужно рассчитывать несущую способность бруска с коэффициентом 0,80.
Пункт 5. Расстояние между затяжками и балками перекрытия
Если крыша строится со связанными между собой стропильными фермами, и их нижний пояс используется одновременно в качестве балок перекрытия, тогда расстояние между фермами нужно делать в пределах 60-75 см, чтобы учитывать конструкцию будущего пола.
Пункт 6. Нагрузки на стропильные узлы
Итак, вот основные нагрузки, которые действуют на стропильную систему крыши:
И все они способны в определенный момент воздействовать на крышу одновременно, а поэтому и существует такое понятие, как критическое значение. Это именно то значение нагрузок, при котором крыша не выдерживает и деформируется.
Поэтому, если здание строится со значительными пролетами, то обязательно применяются стальные стропильные фермы. Дело в том, что напряжение в таких стержнях отсутствует, и вся нагрузка приходится на узлы – на них воздействуют сжимающие и растягивающие силы. А расстояние между такими фермами рассчитывается в зависимости от типа кровли и конструкции самой крыши.
Обычно унифицированную ферму ставят с пролетом, кратным шести, и поэтому между узлами фермы делается расстояние, кратное полутора метрам.
Пункт 7. Вес стропильной системы и кровельного пирога
Не забывайте, что главное предназначение стропил – удерживать на себе всю крышу, и ее вес при этом имеет немаловажное значение:
Пункт 8. Удобство монтажа кровельного покрытия
Влияет на расстояние между стропилами также такой фактор, как выбранное кровельное покрытие. Чем выше уклон крыши, тем больше кровельных материалов при этом будет использовано. А чем они тяжелее, тем чаще придется ставить под них стропила. И сплошная обрешетка также имеет свой вес:
У каждого вида кровли – свой оптимальный шаг стропил. Ведь многие стандартные листы по краям нужно крепить прямо в стропила или обрешетку, и важно, чтобы они совпадали. Иначе работа по покрытию кровли легко превратится в сущий ад на высоте, поверьте.
Вот почему даже перед началом монтажа нужно обязательно сделать раскладку, все несколько раз проверить. И знать некоторые важные тонкости по каждому из видов покрытий.
Определение нагрузок на крышу в целом и стропила в отдельности
Итак, мы определили, что, помимо других конструктивных факторов, на стропильную систему крыши одновременно действует целая совокупность нагрузок: вес обрешетки, шапка из снега, давление ветра. После того, как вы сложите все нагрузки вместе, обязательно умножьте их на коэффициент 1,1. Необходимо делать расчет на разрушение, т.е. на полную нагрузку, которая действует на крыше, плюс небольшой запас. Так вы сможете заложить дополнительную 10% прочность на случай непредвиденных обстоятельств.
Теперь остается только разделить общую нагрузку на планируемое количество стропил и выяснить, справится ли каждое из них со своей задачей. Если кажется, что конструкция будет хилой – смело добавьте 1-2 стропила в общее количество, и вы будете спокойны за свой дом.
Стандартная конструкция крыши – это стропила, решетчатые прогоны, и каждый из этих элементов срабатывает только на ту нагрузку, которая давит именно на него, а не на всю крышу в целом. Т.е. на каждое отдельно взятое стропило действует своя нагрузка: общая, но поделенная на количество стропильных ног. Поэтому изменением шага стропил вы изменяете площадь и силу нагрузки – уменьшая ее или увеличивая. Если же менять шаг стропил вам неудобно, поработайте с параметрами сечения стропильных ног, и общая несущая способность крыши увеличится в разы:
При этом расчете старайтесь добиться, чтобы самое длинное стропило было у вас в проекте не более шести с половиной метров, в противном случае – наращивайте их по длине. Для чего это нужно? На крышах с уклоном скатов до 30 градусов стропила — так называемые «сгибаемые элементы». Т.е. они работают именно на изгиб, и к ним есть определенные требования. А возможность прогиба стропил рассчитывают по специальной формуле. Если результат превышает норму, тогда стропила увеличивают по высоте и делают новый расчет.
А вот на крыше с уклоном скатов более 30 градусов такие стропила будут считаться «сгибаемо-сжатыми» элементами. То есть, стропила не только немного прогибаются под весом крыши, но и сдавливаются от конька к мауэрлату. Кроме того, на растяжение необходимо проверить и ригель, который обычно сдерживает две стропильные ноги.
Как видите, с подобными расчетами справится даже далекий от строительства человек. Главное – все учесть, быть внимательным и готовым потратить немного больше времени на проектирование, чтобы потом вся работа прошла быстро и четко.