Расстояние между стропилами двухскатной крыши под профлист для бани

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:

1. прочность креплений стропил к коньку и мауэрлату;
2. верный расчет опорной конструкции для стропил в зависимости от длины пролета;
3. выбор стропильного материала;
4. шаг между стропилами.

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:

• нагрузка на квадратный метр крыши;
• конструктивные особенности кровельного материала;
• длина пролета между опорами;
• угол монтажа стропильной ноги.

Наиболее важным является расчет максимальной нагрузки на крышу, состоящей из:

• веса стропил,
• веса обрешетки,
• веса кровельного материала и утеплителя,
• снеговой нагрузки (справочная информация, уникальная для каждого региона),
• ветровой нагрузки (тоже справочная информация),
• веса человека (при необходимости ремонта или чистки, 175 кг/кв.м).

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:

1. Замерить длину крыши от торца до торца.
2. Полученное расстояние поделить на максимальный размер шага.
3. Полученное значение округлить до большего целого. Это количество межстропильных пролетов.
4. Общую длину крыши поделить на количество пролетов. Это искомый размер шага стропил.
5. К количеству пролетов добавить единицу.Это необходимое количество стропил.

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

• Профнастил – достаточно легкий и жесткий материал, поэтому стропила под него монтируют небольшого сечения, с относительно редким шагом – 0,6 – 1,2 м.
• Рекомендованное сечение стропильной ноги берут исходя из длины пролета между опорами – 40х150 мм на 3 м пролета, 50х150 мм на 4 м, 50х180 мм на 5, 60х200 мм на 6 м.
• При выборе шага более 80 см рекомендуется увеличить площадь сечения стропильных ног на 25% – с 40х150 мм до 50х150 мм, с 60х200мм до 75х200 мм и так далее.
• Угол ската для профнастила выбирают от 12 до 45 градусов.
• Особое внимание уделяют обрешетке – чем больше шаг между стропилами, тем толще понадобится доска на обрешетку. Допустимые параметры сечения – 25х100 мм для шага 0,6 м, 30х100 мм для 0,8 м, 50х50 мм или 40х60 мм для 1 м, 40х100 мм для 1,2 м.
• Обрешетка устанавливается с шагом 50 – 80 см, в зависимости от толщины и жесткости профнастила, а также возможных нагрузок. Подробные таблицы обычно приводятся в инструкциях к материалу.

Стропильная конструкция под керамическую черепицу

Керамическая черепица имеет существенные отличия от других видов кровельных материалов, которые необходимо учитывать при проектировании стропильной системы под нее:

• В 5 – 10 раз больший вес, приводящий к удвоению веса всей крыши. Это приводит к необходимости использовать частый шаг (0,6-0,8 метра) и увеличенную на 25% площадь сечения стропил.
• Мелкосборный характер материала. Увеличивает требования к точности установки поперечной обрешетки. Шаг обрешеточного бруса, допустимые сечения и углы установки всегда указываются в инструкции к каждой конкретной модели черепицы.

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:

• допустимый угол монтажа – 5 – 45 градусов;
• расстояние между стропилами – 60 см при угле ската до 15 градусов, до 90 см – при угле более 15 градусов;
• обрешетка – сплошная фанерная на склоне до 10 градусов, доска 30х100 мм с шагом 45 см на склоне 10 – 15 градусов, брус 40х50 мм с шагом 60 см на склоне свыше 15 градусов.

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:

• Из-за низкой герметичности нежелательно использовать шиферные крыши с углом ската менее 22 градусов. При необходимости монтажа такой крыши в качестве инструкции можно использовать рекомендации по установке ондулина, с поправкой на универсальный шаг обрешетки – 55 см.
• Допустимый угол для установки стропил под шифер – до 60 градусов.
• Шаг установки выбирается от 0,8 до 1,5 м, в зависимости от сечения стропильной ноги, нагрузки и наличия обрешеточного материала.
• Материал на стропила подбирается несколько большего сечения, чем для легких кровель. Для наиболее популярного шага 1,2 м берется брус сечением от 75х150 до 100х200 мм, в зависимости от длины пролета между опорами.
• Материал под обрешетку подбирается в соответствии с величиной расстояния между стропилами – брус 50х50 мм до 1,2 м, брус 60х60 мм – 1,2 м и более.
• Шаг обрешетки подбирается таким образом, чтобы каждый лист лежал на трех брусьях, и имел нахлест на 15 см с соседним. Учитывая стандартную длину листа 1,75 м, используется шаг 80 см.

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.

Источник

Расстояние между стропилами, определение 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:

1. Производится сбор нагрузок на 1 кв.м кровли. Необходимо найти вес кровельного материала, обрешетки, утеплителя, снеговую и ветровую нагрузку для своего региона.
2. 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.

Источник