Расстояние между стропилами: учимся правильно подбирать

Разработка проекта односкатной или двухскатной крыши начинается с выбора типа стропильной системы, угла наклона скатов (высоты крыши) и материалов для возведения конструкции. Расчет расстояния между стропильными ногами выполняется с учетом нагрузок, которые будет испытывать крыша в процессе эксплуатации. В число постоянных нагрузок входит:

• вес материалов, из которых изготовлена стропильная система;
• вес кровельного покрытия;
• вес материалов кровельного пирога (гидроизоляция, пароизоляция, утеплитель);
• вес элементов отделки жилого чердака или мансарды.

Помимо постоянных нагрузок крыша испытывает и временные, к которым относятся:

• ветровая нагрузка;
• вес снежного покрова;
• вес человека при обслуживании и ремонте кровли.

Чтобы грамотно рассчитать шаг установки, необходимо учесть наличие утепления крыши, сечение элементов конструкции, тип кровельного материала и обрешетки. Расчет выполняется на основании СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия».

Под шагом подразумевается расстояние между стропилами одного ската. Выполняя расчет односкатной, щипцовой или сложной крыши, обычно придерживаются следующей схемы:

• измеряется длина будущего ската кровли;
• полученное значение делится на оптимальное числовое значение шага стропил;
• к полученной величине прибавляется единица, результат округляется;
• длина ската кровли делится на округленный результат.

Итоговый результат позволит определить, через какое расстояние следует ставить стропильные ноги. Определение шага не может быть предельно точным, так как требуется учитывать целый ряд дополнительных факторов, включая ширину утеплителя, особенности монтажа обрешетки под различные виды кровельного материала. Если проектируется крыша с дымоходом, шаг можно скорректировать с учетом его расположения, чтобы не пришлось в дальнейшем убирать часть стропила и ставить опорную конструкцию, такую, как специальная стропильная система.

Расстояние между стропилами под шифер

Шифер – традиционный кровельный материал. К его достоинствам относятся такие характеристики, как устойчивость к внешним воздействиям (исключая механические) и низкая стоимость. Шифер позволяет создать кровельное покрытие, ремонт которого можно свести к замене отдельных элементов. Шифер имеет большой вес и требует монтажа достаточно мощной стропильной системы. Расчет расстояния, на каком необходимо ставить стропила под шифер, ведется с учетом сечения бруса для изготовления стропильных ног.

Оптимальное решение – монтаж системы под шифер, в которой промежуток между стропилами должен быть не менее 800 мм. Чтобы конструкция под шифер выдерживала не только вес материала, но и повышенные внешние нагрузки, обрешетка выполняется из бруса или доски сечением не менее 30 мм. Выполняя расчет стропильной системы под шифер, следует читывать, что данный материал имеет достаточно большие ограничения по выбору угла наклона скатов.

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).

Расчет количества материала

Длину свеса крыши делят на ориентировочный шаг стропил. Полученный результат округляют в сторону увеличения и прибавляют единицу. Так получают количество стропилин. Чтобы выяснить точное расстояние между элементами, делят длину карниза на количество стропил.

• длина свеса 27 м, ориентировочный промежуток 0,8 м;
• вычисление числа стропил: 27 / 0,8, получают 33,75 (34) штуки, прибавляют 1, получают количество 35 шт.;
• точная величина интервала: 27 / 35 = 0,77 м.

Количество обрешеток узнают, разделив длину ската на расстояние шага. Общую длину досок или реек считают, перемножив их количество на размер свеса по длине. Учитывают, что в сложных местах примыкания, коньковой области, на карнизе ставят двойную обрешетку.

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.

Стропильная система вальмовой крыши

Наиболее сложной в строительстве считается стропильная система вальмовой крыши. Данный вид называют четырехскатной, так как кровля образуется не только боковыми, но и дополнительными торцевыми скатами, где установка стропил осуществляется не на конек, а на угловые тетивы. Это предъявляет особые требования к организации кровельного каркаса.

Под вальмовой крышей мансарду устраивают не часто. Это связано с небольшим углом наклона стропил и кровли в целом. В случае увеличения угла скатов к горизонту, расстояние между стропилами увеличивают, при уменьшении — наоборот. Дополнительным аспектом расчета служит и используемый кровельный материал.

Выбор сечения стропил и их материала

Для Подмосковья, учитывая уже собранную нагрузку, применимы деревянные стропила. Они могут быть выполнены в виде бруса или оцилиндрованного бревна, сечение четко коррелирует с шагом стропил и длиной стропильной ноги.

Как видно из таблицы, даже при небольшой длине ската (до 3 м) и малом расстоянии между стропилами необходимо сечение не менее 80х100 мм. Собственный вес такого бруса (или бревна диаметром 100 мм) составит около 8 кг. Необходимо проверить, насколько собственный вес стропил увеличит общий вес кровельного пирога (а соответственно, нагрузку на стропила).

Пример расчета 1 (Подмосковье)

Для этого примем длину стены 6 м, длину ската 3 м и предварительно выберем шаг 1 м. Требуется 7 штук стропил весом 56 кг, общая площадь крыши составляет 18 кв.м. Итого для Подмосковья (берем нагрузку по максимуму)

18х312+7х8=5 672 кг (на всю крышу). Вспоминая формулы сопромата, применяем стандартный метод вычисления несущей способности балки (в данном случае стропила).

Допустимый момент сопротивления бруса с сечением bxh=8х10 (высота на ширину)

W = bh 2 /6=133 см.куб.

Балка с таким моментом может выдержать прогиб (R в формуле – модуль упругости древесины, для сосны второго сорта, которая обычно идет на конструкции, R=150 кгс/см.кв.)

M = WR=133х150=20 615 кг*см = 206 кг*м

С учетом длины пролета 3 м распределенная нагрузка на погонный метр балки

Q=8M/l 2 =8х206/3 2 =183 кг/м.

Если шаг балок принят 1 м, то максимальная распределенная нагрузка на квадратный метр составляет, как уже было рассчитано выше, по максимуму 312 кг, что почти вдвое выше допустимого. Следовательно, данный шаг и/или сечение стропил не подходят.

Проводим повторную проверку, выбирая шаг стропил 600 мм. В этом случае максимальная допустимая нагрузка на погонный метр стропила будет

Это уже гораздо ближе к требуемой нагрузке.

Но более рационально не уменьшать шаг стропил двускатной крыши, а увеличить сечение бруса.

Если мы примем следующее по порядку сечение из предложенной выше таблицы (8х13 см), получим

W = bh 2 /6=225 см.куб.

M = WR=225х150=33 800 кг*см = 338 кг*м

Q=8M/l 2 =8х338/3 2 =300 кг/м.

Уменьшая шаг стропил до 0,9 м, получаем допустимую распределенную нагрузку 300/0,9=33 кг/м, что вполне достаточно для заданных условий.

Пример расчета 2 (Петропавловск-Камчатский)

При тех же начальных условиях – длина стены 6 м, скат трехметровый, шаг 1 м – нагрузка на крышу составляет по максимуму 592 кг без учета веса стропил. Из приведенного выше примера расчета понятно, что для такой нагрузки надо либо серьезно увеличивать сечение балки, либо сокращать шаг. Оба варианта не рациональны, поскольку за счет веса балок увеличат нагрузку на несущие конструкции здания на 12…25%, что нежелательно.

Но можно заменить материал, приняв металлические стропила.

В этом случае обрешетка будет не сплошной (как предложено в примере сбора нагрузки), а разреженной, и также металлической. Соответственно, вес конструкции уменьшиться как минимум на 15…30 кг/кв.м., а несущая способность возрастет.

Посчитать несущую способность двутавра или швеллера сложнее, чем бруса с прямоугольным сечением, для этого необходимо использовать специальные формулы.

Для примера приведена форма расчета двутавровой балки в расчетной программе.

Используем формулы расчета из примера 1, заменив рассчитываемый момент сопротивления уже известным моментом для стальной балки. Имеем в виду, что модуль упругости стали (как на сжатие, так и на растяжение) составляет 21 000 кгс/см.куб.

Для двутавра №10

M = WR=39,7х21 000 =833 700 кг*см = 8337 кг*м

Q=8M/l 2 =8х8337/3 2 =7410 кг/м.

Полученное значение намного превышает величину предельной нагрузки на крышу. Соответственно, пролет здесь можно спокойно увеличивать до 2м – это не приведет к разрушению конструкции.

Расчет стропильной системы

При создании проекта односкатной либо двухскатной крыши в первую очередь выбирают тип стропильной конструкции, угол наклона кровельных скатов, а также материалы для строительства конструкции. При вычислении расстояния между стропилами следует учесть нагрузки, которые будут воздействовать на крышу постройки в ходе эксплуатации.

К постоянным нагрузкам относится:

• Вес кровельного материала;

• Вес стройматериалов, из которых построен стропильный каркас крыши;

• Вес утеплителя, пароизоляции, гидроизоляции;

• Вес отделочного материала мансарды или жилого чердачного помещения.

На крышу сооружения также воздействуют следующие временные нагрузки:

• Вес снега;

• Ветровая нагрузка;

• Вес работника, выполняющего обслуживание и ремонт кровли.

Для правильного расчета шага стропил нужно учитывать сечение элементов возводимой конструкции, наличие теплоизоляции крыши, тип обрешетки и кровельного покрытия. Расчеты следует выполнять на основании СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия».

Видео о том, как выполнить расчет стропильной системы:

Типы кровель и факторы, влияющие на расчеты

Прежде чем мы перейдем к конкретным вариантам, нужно разобраться с основными факторами, которые надо учитывать. На любую кровлю оказывают влияние два вида нагрузок — постоянные и переменные.

К постоянным можно отнести следующие факторы:

• Вес самих стропил. Чем больше их масса, тем лучше их нужно крепить. Даже если у вас прочные элементы, это не гарантирует надежности, важно правильно закрепить их, чтобы исключить любые деформации. О вариантах крепления подробно рассказано в отдельном обзоре на нашем портале;

Крепить стропила с помощью перфорированных элементов очень удобно

• Масса кровельного материала. Еще один важный фактор, от которого напрямую зависит и выбор сечения стропил, и расстояние между ними. Например, традиционная глиняная черепица весит в десятки раз тяжелее современного варианта из металла. Естественно, и несущие конструкции под эти материалы будут очень сильно различаться;

Вес керамической черепицы самый большой из всех

• Вес элементов кровельного пирога. Сюда относится пароизоляционный материал, гидроизоляционный материал и утеплитель. Если первые два наименования весят не так много, то теплоизоляция может изрядно добавить веса вашей конструкции. Минеральная вата имеет плотность от 30 до 300 килограммов на кубометр, и вам следует заранее определиться, какой именно вариант вы будете использовать на своей кровле;

Кровельный пирог может весить немало

Не забудьте учесть и такой важный аспект, как толщина утеплителя. Ведь его можно уложить и слоем в 5 см, и слоем в 20 см, вот вам и разница по весу в четыре раза.

• Вес внутренней отделки. Если мансарда будет обшиваться гипсокартоном или другим отделочным материалом, нагрузку будут нести тоже стропила. Естественно, что если у вас будет холодная кровля, то ни утеплитель, ни отделка крепиться не будут.

Что касается временных нагрузок, то они могут быть следующими:

• Вес снегового покрова зимой. Этот показатель зависит не только от региона вашего проживания, но и от уклона кровли. Чем он меньше, тем больше снега будет лежать зимой и тем выше получится нагрузка на несущую конструкцию;

Снег может увеличить вес ската крыши в несколько раз

• Ветровые нагрузки. Тут наблюдается обратная зависимость в сравнении с первым фактором. Чем выше угол наклона, тем большие нагрузки на него будут оказываться в ветреную погоду. Этот фактор зависит от региона проживания;
• Вес человека, передвигающегося по кровле. При укладке крыши или ее ремонте по ней могут передвигаться люди, об этом также не стоит забывать.

Односкатная кровля

Для односкатной крыши существует специальная таблица, по которой рассчитать расстояние между ногами стропил не составит труда.

Зависимость шага стропил от их длины и сечения

Посчитать точное число элементов для конструкции с одним скатом просто:

• Ширина крыши делится на оптимальный шаг стропил, взятый из таблицы в соответствии с их длиной и сечением;
• К полученному результату добавляется еще единица. Этот элемент будет крайним в конструкции. Число, скорее всего, не будет ровным, нужно округлить его в большую сторону;
• Теперь рассчитывается точное расстояние между стропилами. Ширина ската делится на число, которое мы получили выше. Это и будет точный показатель от середины до середины элемента.

Односкатная конструкция чаще всего используется для пристроек

Кровля из шифера

Шаг обрешетки под шифер определяется просто:

Иллюстрация	Описание
	Оптимальный шаг расположения элементов составляет 800-1000 мм. Это стандартное значение для большинства кровель.
	Рекомендуемое сечение бруса — 50х150 мм или больше. Элементы ставятся на ребро для жесткости и усиливаются в коньковой части распорками так, как показано на фото.
	Имеет значение шаг обрешетки под шифер и ее толщина. Для надежности следует использовать доску толщиной не менее 30 мм. Она располагается на расстоянии от 20 до 40 см друг от друга.

Металлочерепица и профнастил

Это схожие материалы, поэтому и расстояние между стропилами для них определяется одинаково:

Гибкая черепица

Популярный вариант, под который стропильная система делается по таким рекомендациям:

Естественно, что брусья с сечением большого размера могут ставиться реже.

В ней указана минимальная толщина разных материалов для обрешетки в зависимости от шага стропил.

Ондулин

Еще один популярный вариант, который часто используется на крыше. Что касается конструкции, то общие рекомендации таковы:

Даже на крутых скатах, как на снимке, рекомендуем делать частую обрешетку для увеличения надежности конструкции.

Особенность размера между стропильными балками у односкатной и двускатной крыши

От того, какой формы крыша, зависит нужен ли при монтаже запас прочности. А от этого напрямую зависит расстояние между балками стропил.

Односкатная стропильная система

Односкатная кровля более прочная и простая в сборке. Толщину стропил подбирают в зависимости от вида древесины, ее прочности и специфики, которую имеет та или иная конструкция. Шаг между ними может быть 60-140 см. Так же при расстоянии учитывается, будет ли утепляться конструкция. Если да, то шаг должен соответствовать ширине утеплителя.

Двускатная стропильная система

Двускатную крышу утепляют практически всегда. Поэтому ширина шага стропильных балок делается с учетом ширины утеплителя. От того каким будет шаг, зависти регулировка свеса будущей кровли. Стандартно шаг равен 1-1,2 м. Подробнее о конструкции стропильной системы двускатной крыши мы уже говорили тут.

Если выполнить расчет шага ноги каркаса односкатной или другого вида крыши неправильно, то крышу может увести, а от тяжести конструкции балки провиснут и погнутся. В таком случае простым ремонтом не обойтись, придется переделывать всю конструкцию. Поэтому так важно правильно рассчитать расстояние между ногами стропила, в зависимости от используемого материла кровли: профнастил, керамическая или металл черепица, ондулин или шифер и т.д.