Ширина между стропилами для утеплителя

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:

1. Форма крыши (двускатная, односкатная или многоскатная).
2. Угол наклона крыши.
3. Параметры бруса, который используется для изготовления стропил (ширина, толщина).
4. Конструкция стропильной системы (наслонная, висячая или скользящая).
5. Совокупность всех нагрузок на крышу (вес покрытия, атмосферные осадки и др.).
6. Материал обрешетки (доска 20х100 или брус 50х50) и ее параметры (сплошная из дерева, с пробелами 10 см, 20 см или сплошная из фанеры).

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:

1. Статические, куда входит вес самой стропильной системы, вес кровли, лежащего на крыше снега и доборных элементов.
2. Динамические, куда входит сила ветра, неожиданные повреждения кровли, вес человека и техники для ремонта и им подобные факторы.

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.

Источник

Расстояние между стропилами

Наряду с допустимой нагрузкой на отдельно взятые элементы – мауэрлат, горизонтальные, диагональные и вертикальные прогоны, одним из наиболее важных параметров является шаг (пролёт) между стропилами. Сочетание оптимальных значений всей конструкции – залог её долговечности и прочности.

Шаг с учётом материала

Каждый из видов (или каждая из разновидностей) стройматериалов, применяемых в качестве основы и покрытия для кровли, обладает рядом характеристик и примечаний. К наиболее ведущим относят следующие.

1. У профнастила толщина и форма варьируется в широких пределах. Изгиб напоминает трапецию, у которой отрезали нижнюю или верхнюю сторону.
2. Керамочерепица обладает богатым выбором формы и текстуры. Чаще всего выполняется в 12 цветовых вариантах.
3. Металлическая черепица – по сравнению с керамической этот стройматериал дешевле вдвое. Достоинства аналогичные.
4. Мягкая кровля типа ондулина служит шумовым изолятором от дождя. По данному параметру близка к шиферу.
5. Шиферные листы обладают круглой волной, шумовой изоляцией от дождя. Они дёшевы, но при интенсивном воздействии могут разрушиться. Не рекомендуется ходить по ним, нельзя на шиферную крышу ставить лестницу и иные острые приспособления.

Для профнастила (листового металлопрофиля) шаг стропил определяется габаритами листа стали. Балки каркаса крыши для профильного настила, по стандартам и согласно СНиП, ГОСТ варьируются в пределах 6-9 дм. При увеличении данного расстояния пролёт между стропилами может содержать вставки в виде доски с увеличенным сечением. Для профнастила сечение доски или бруса составляет от 50*100 до 150*150 мм. Обрешётка строится из досок с сечением порядка 3*10 см, а пролёт составляет примерно полметра. Окончательные значения определяются маркой и толщиной, которой обладает листовой металлопрофиль, углом наклона крыши (по отношению к горизонту).

Например, крыша, наклонённая на 15º и выстланная профнастилом марки С-10, устанавливается на обрешётке без просветов. Для профилированного настила зазоры обрешётки равны 3 дм. Наиболее крупноволновой профнастил – С-44 – устанавливается на обрешётке с шагом в 50-100 см. Если дом предусматривает сооружение дымохода с печью, вытяжки, то зазор под него увеличивается – для противопожарной обкладки дымохода негорючими материалами.

Для керамической черепицы важны определённые особенности, например, вес данной кровли. Керамочерепица сделана преимущественно из обожжённой при особо высокой температуре глины, благодаря чему материал тяжелее маталлочерепицы до 10 раз.

Вес такой черепицы обладает высокой удельной нагрузкой – до 60 кг/м2. Материал балок – древесина – должен быть тщательно высушен. Сечение стропилин – от 50*150 до 60*180 мм.

Если крыша наклонена к земному горизонту на 15º, то продольный зазор между стропилами колеблется в пределах 80-130 см. Определяя шаг, учитывайте длину балки. При предельно высокой длине зазор между стропилами минимален. Уменьшенная длина стропилин повышает упругость – пролёт достигает максимальной отметки, в зависимости от конкретного значения. Если по крыше регулярно проходит обслуживающий её персонал, то нельзя раздвигать пролёт между стропилинами более чем до 8 дм.

Габариты элементов керамочерепицы играют важную роль при расчёте пролёта обрешётки. Лист керамочерепицы обладает длиной в 4 дм. Монтаж осуществляется внахлёст на 5-9 см. При подсчёте шага обрешётки вычитается нахлёстовая полоса. Оставшийся шаг укладки занимает расстояние в 30,5-34,5 см.

В случае выстилания крыши с единственным скатом на доме, стены которого построены из профбруса, рассчитать пролёты между стропилами и элементами обрешётки просто. На крыше с несколькими скатами дистанция между стропилинами подсчитывается отдельно на каждый шаг обрешёточных элементов. С использованием шнура на противоположной стороне ската разметка зазоров между стропилинами упрощена.

Методика работ не зависит от типа помещения – спальни, кухни, зала или веранды; планировка дома ненесущими перегородками значения для расчёта стропилин не имеет.

Если крыша выстилается металлочерепицей, то монтаж её упрощается – в техническом плане. Металлочерепица обладает весом до 40 кг/м2. Открывается возможность облегчить вес стропилин, применяя балки с меньшим сечением. Шаг между стропилами варьируется при этом в пределах 6-9 дм. Сечение бруса или доски – от 5*15 см. При утеплении чердака минватой толщиной в 15 см чердак используется в качестве мансарды. Большая надёжность утепления достигается с применением минваты от 200 мм. Минвата также обладает собственным весом – запаса прочности стропил и других элементов должно хватить и на неё.

Каркас крыши под металлочерепицу по параметрам не сильно отличается от каркаса под профильный настил. Отличие лишь в том, что подпирающие элементы закрепляются на коньковый прогон в верхней части, а не с боков, как в иных случаях.

Если мастера применяют в качестве покрытия крыши ондулин, то дом должен быть выстроен из клееного бруса или схожих с ним материалов. Ондулин похож на перекрашенный шифер, но отличается более лёгким весом. Этажность дома, здания значения не имеет.

Стропилины под ондулин устанавливаются на расстоянии в 6-9 дм. Стропила могут быть изготовлены из хвойного бруса, габариты в разрезе – от 5*15 до 5*20 см. Меньшую площадь поперечного среза применять не рекомендуется. Стропильная обрешётка устанавливается преимущественно из материала сечением в 4*5 см. Шаг – 6 дм. Ондулин крепят с нахлёстом в 3 дм. Закрепление ондулина производят спецгвоздями, идущими в комплекте к данному стройматериалу. Что касается поликарбоната, то его непревзойдённая лёгкость поможет уменьшить сечение стропилин примерно в 1,2 раза – по сравнению с ондулином.

Шиферное покрытие применяется для частных (дачных) строений. Его достоинство – пониженная стоимость и облегчённый монтаж. Сечение стропилин – от 5*10 до 5*15 см, величина пролёта – 6-8 дм. Элементы обрешётки обладают сечением от 5*5 до 3*10 см. Шаг установки элементов – в зависимости от угла наклона ската. Односкатное покрытие повышенной крутизны – по отношению к земному горизонту – порядка 45 см.

На один лист шиферного покрытия – 4 элемента. Односкатная крыша уменьшенной крутизны потребует пролёта порядка 63-65 см, при этом расходуется не более 4 элементов на лист шифера.

Пролёт стропилин под шиферное покрытие зависит главным образом от кровельной конструкции. Нежилые постройки используют преимущественно односкатное покрытие.

Какое должно быть у разных видов крыш?

Форма крыши обуславливает требуемый запас по прочности. Этот запас определяет, какое расстояние применяется между стропильными ногами.

Односкатные

У односкатной кровли прочность и простота в монтаже находятся на более высоком уровне. Толщина стропильной системы рассчитывается в зависимости от породы дерева, его прочностных и специфических параметров, присущих конкретному техническому решению. Пролёт между стропильными ногами колеблется в пределах между 6 и 14 дециметрами. Использование утеплителей определяет, как этот пролёт сопоставим с шириной утеплителя.

Малейшее несоответствие ширины утеплителя и пролёта сразу же заметно ухудшит теплоизоляционные свойства утеплительного слоя.

Толщина стропилин считается по параметрам ската. Уклон в 15-20º требует площади поперечного среза в 50х100 мм. Скат на 45º потребует значительно более толстых перекладин стропильной системы – порядка 50х150 мм.

Двускатные

У двускатной крыши без утепления не обходится. Ширина пролёта подгоняется под ширину минваты. От величины шага зависит настройка свеса будущей кровли. Стандартный шаг варьируется в пределах от 1 до 1,2 м.

При выполнении подсчёта пролёта между стропилинами с помощью не соответствующих количеству скатов, крыша отойдёт в сторону, а излишний вес вызовет прогиб и ослабление всей конструкции. Если перекосы затронули всю стропильную систему, то потребуется срочная переделка чердачно-крышной конструкции.

Неверный расчёт стропильных пролётов либо чрезмерно утяжелит крышу, либо приведёт к её преждевременному проседанию.

У шатровой крыши пристройки расстояние между стропилами может быть неоднозначным. Если стропила сходятся в центре (конусе), то расстояние между стропильными ногами считается по основанию (мауэрлату), а не в любой точке стропилин.

Как правильно рассчитать?

Расчёт стропилин – как элементов, являющихся основой – делают посредством оценки воздействия на каждый из брусьев. Цель – вычисление минимально допустимого и среднего сечения. Формулы расчёта здесь следующие.

Распределённая нагрузка на метр погонажа стропилины, равная некоторому количеству килограммов на метр, равна произведению дистанции между стропилами и суммарной нагрузки. Единица последней – килограммы на квадратный метр. Минимально допустимое сечение бруса, из которого изготовлена стропилина, определяется по нормам ГОСТа №24454–1980, отражающего габариты хвойных пиломатериалов.

С помощью стандартных разбросов значений сечение конкретизируется для каждого определённого случая. Высота сечения равна квадратному корню из отношения распределённой нагрузки на погонный метр стропилины к произведению ширины сечения и величины сопротивления бруса на изгиб, помноженному на рабочую зону стропилины и величину в пределах 8,5-9,6. Для стропилин из сосны или еловой древесины сопротивление на изгиб достигает следующих значений:

• 140 кг/см² (первосортная древесина);
• 130 кг/см² (второсротная);
• 85 кг/см² (третьесортная).

Затем проверяется соответствие значения прогиба нормативной величине. Длина рабочего отрезка, разделённая на 200 единиц, является своеобразным ограничителем для величины прогиба. Это равенство справедливо лишь при соблюдении неравенства 3,125·Qr· (Lmax) ³/ (B·H³) ≤ 1, где:

• Qr – распределённая нагрузка на погонный метр стропилины (измеряют в килограммах веса на метр длины);
• Lmax — рабочая зона стропилины предельной длины;
• B — ширина;
• H — высота поперечного среза (в сантиметрах).

При нарушении последнего условия параметры B и H необходимо повысить.

В качестве примера – наклон крышного покрытия на 36°, пролёт между стропилинами – 80 см. Длина стропилины (действующий отрезок) – 280 см. Применяется первосортная сосна с сопротивлением изгиба в 140 кг/м. Цементопесчаная черепица обладает весом в 50 кг/м2. Нагрузка квадратного метра крыши в сумме равна 303 кг/м2. Толщина бруса для стропил – 5 см.

По вышеприведённым формулам расчёт показал, что нагрузка на метр погонажа составляет 242 кг/м. Высота поперечного среза стропилины в данном случае оказалась равной 15,6 см. Ближайшее табличное значение – 17,5 см. Проверяя условия по вышеприведённому неравенству, подтвердилось его соблюдение. Верность расчётов – залог прочности крыши в течение долгих десятилетий. Практика строительства показывает, что типовое расстояние между стропилами не меньше 60 см и не больше значения, несколько превышающего 1 м.

Чтобы доказать, что расчёт правилен, длину ската вымеряют снизу – по внешней длине стены. Узнанное значение делят на расстояние между стропилинами. К полученному значению прибавляют 1, а сумму эту округляют в большую сторону. Это позволяет вычислить численность стропилин на один скат. Протяжённость ската, делимая на количество стропилин, даст в итоге величину пролёта между стропилами.

Так, нетрудно определить, что для 25-метровой крыши потребуется 44 стропилины. Но этот метод не позволяет прикинуть точно, какой именно кровельный материал использовать, чтобы крыша удалась достаточно прочной. Тем не менее другие расчёты, методика которых приведена выше, помогут решить полностью данный вопрос. Неоднозначность вносит лишь, к примеру, дымовая труба, нагревающаяся до сотен градусов и требующая большего пролёта, чтобы не подпалить стропила и обрешётку.

Источник