Монтаж стропильной системы под металлочерепицу для двускатной крыши и расчет шага стропил

Общие принципы расчёта стропильной системы

Самыми важными несущими частями стропильной системы двухскатной кровли здания являются мауэрлат, ригель и стропила. Мауэрлат работает на сжатие, поэтому его сечение можно взять условно.

Ригель и стропильные ноги испытывают на себе изгибающий момент.

Расчёт таких конструкций производится по прочности и по жёсткости. Для небольших зданий можно выбрать их сечение приблизительно, но для серьёзных построек, в целях безопасности и экономии материала расчёт стропильной системы должен выполнить профессионал.

Нагрузка от собственного веса кровли

Чтобы выполнить расчёт необходимо знать нагрузку на 1 м.кв. кровли.

Для этого нужно сложить массы 1 м.кв. всех кровельных материалов:

1. подшивка (если она есть, чаще всего выполняется из гипсокартона);
2. стропильные ноги. Чтобы посчитать какой вес стропил приходится на квадратный метр кровли нужно найти массу погонного метра стропильной ноги и разделить это число на шаг стропил в метрах. Для расчёта можно принять приблизительное сечение стропила, площадь этого сечения необходимо умножить на плотность древесины;
3. утеплитель (если он есть). Плотность утеплителя должна быть указана производителем, её необходимо умножить на толщину;
4. обрешётка. Для обеспечения запаса в расчёт можно брать сплошную обрешётку. Например, 1 м.кв. обрешётки из доски толщиной 32 мм будет весить приблизительно 25 килограмм;
5. кровельный материал. Масса 1 м.кв. покрытия обычно указывается производителем.

Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка для каждой местности своя и равняется весу снегового покрова на горизонтальной плоскости.

На территории России она может принимать значения от 80 до 560 килограмм на метр квадратный. В интернете можно легко найти карту распределения снеговой нагрузки и выбрать нужное число исходя из района строительства.

Угол наклона кровли

Угол наклона кровли достаточно легко рассчитать, зная геометрию и имея под рукой инженерный калькулятор или стандартный калькулятор на персональном компьютере.

Если разделить высоту подъема кровли на расстояние от конька до карниза в плане, получается уклон кровли в долях или тангенс угла наклона. Для того чтобы вычислить угол, достаточно лишь найти арктангенс.

Если использование инженерного калькулятора вызывает затруднения, арктангенс можно найти с помощью калькулятора онлайн.

Расчёт шага стропил

Шаг стропил мансардной кровли следует выбирать из соображений удобства монтажа утеплителя. Маты обычно имеют ширину 60 сантиметров, поэтому шаг стропил стоит выбирать так, чтобы расстояние между ними в чистоте составляло 58 или 118 сантиметров. Два сантиметра позволят установить плиты утеплителя очень плотно, что позволит ему держаться между стропилами и улучшит теплоизоляцию.

Длина стропильной ноги

Длину ноги легко вычислить по формуле:L / cosα,
здесь L – это расстояние от конька крыши до внутренней поверхности наружной стены в плане, а cosα – это косинус угла наклона кровли. При жёстком креплении нужно прибавить величину врубки.

Сечение стропильной ноги

Сечение стропильной ноги нужно подбирать кратным размеру досок и бруса.

Пример простого расчёта сечения стропильной ноги:

1. находим нагрузку на 1 погонный метр стропила.q = (1.1*масса 1 м.кв. кровли*cosα + 1.4*нормативная снеговая нагрузка* cosα2)* шаг стропил;
2. находим W.W = q*1,25*полёт стропил/130;
3. решаем уравнение:W = b*h2/6.
   В этом уравнении b – ширина сечения стропильной ноги, а h–высота.

Для решения нужно задаться шириной и найти высоту, решив простое квадратное уравнение. Ширину можно назначать 5 см, 7.5 см, 10 см, 15 см. При небольших пролётах ширина 15 см нецелесообразна.

Для расчета стропильных систем существуют всевозможные таблицы, программы, онлайн калькуляторы.

Калькулятор расчёта угла наклона крыши

Выберите 2 любых известных значения, введите их. Остальные значения будут рассчитаны автоматически.

Однако для вычислений нужно достаточно хорошо знать азы геометрии. Чаще всего, сечение конструкции крыши со стороны фронтонов представляет собой треугольник, равносторонний, равнобедренный или иного типа. Соответственно, пользуясь простейшими формулами, можно вычислить длину любой стороны и сопредельный с ней угол, зная основание и высоту. При этом нам, помимо измерительной рулетки, понадобится таблица Брадиса, поскольку придется столкнуться с тангенсами.

Итак, смотрим на фронтон и видим равносторонний треугольник, состоящий из двух прямоугольных, один из катетов для которых является общим. Существует формула, согласно которой тангенс угла А при основании равен отношению противолежащего катета к прилежащему, то есть, Tg A = H/(L/2). Иными словами, в нашем случае это высота H, деленная на половину основания L. Возьмем ту же ширину фронтона 9.5 метров, половина его будет соответствовать 4.75, на это значение делим высоту конька, которую сочтем комфортной, например, 4 метра. В итоге получаем 4/4.75 = 0.84, заглядываем в таблицу Брадиса, ищем соответствующую позицию в таблице тангенсов и видим, что нам нужен угол 40°.

Расчет паро- и гидроизоляции

Паро— и гидроизоляционный материал считается очень просто. Для этого нужно просто покрываемую площадь поделить на аналогичный параметр кровельного настила. К примеру, речь идет о двускатном навесе.

Условно берем длину ската 5 метров, а ширину 4 м. Следовательно площадь одной единицы равна 20 кв. м, а общий показатель для двух скатов составит 40 кв. м. Паро- и гидроизоляционный материал принято считать по рулонам.

Если один такой рулон содержит 80 кв. м, то даже с вычетом нахлестов и подобных отклонений, получим как минимум 65-70 кв. м, что для рассчитанной поверхности более чем достаточно. Вот и все, с чем нам хотелось поделиться на эту тему.

Выбираем уклон в зависимости от используемого кровельного материала

Диапазон углов наклона крыш – 0-90°, тупоугольных конструкций не бывает по определению. При этом на практике уклон свыше 50° тоже делается крайне редко – преимущественно при декоративном оформлении (например, при сооружении разных башенок) и для скатов нижнего ряда стропил мансардной кровли.

Рисунок 4. Конструкция стропильной системы мансардной крыши

Уклон кровли может выражаться как в процентах, так и в градусах. Большинство производителей кровельных покрытий рекомендуемые значения указывают в градусах, поскольку они более понятны и для профессиональных кровельщиков, и для обычных потребителей.

Однако довольно часто в технической литературе и различных справочниках уклон обозначается в процентах. Поэтому надо иметь представление о том, как их перевести в градусы. Согласно строительным нормам 100 % равняются углу в 45°, тогда как 1° = 1,7 %. Зная эти данные, перевести уклон из процентов в градусы не составит особого труда.

Минимальный угол наклона

Все производители кровельных материалов в технической документации указывают минимальный уклон скатов кровли. Под этим параметром стоит понимать минимально допустимый угол наклона покрытия относительно горизонтального уровня.

У разных кровельных покрытий свой допустимый уклон, который определяется конструктивными и эксплуатационными особенностями материала:

Гибкая черепица – не менее 12°, при этом требуется обустройство сплошной обрешетки из обрезной доски, OSB или фанеры.

Фото 5. Крыша из гибкой черепицы

Металлочерепица – от 14°, но практика показывает, что конструкции с уклоном до 35° склонны к скоплению снеговых масс на поверхности.

Фото 6. Внешний вид крыши из металлочерепицы

Профнастил – не меньше 12°, при этом до 15° требуется двухволновой нахлест листов.

Фото 7. Кровля из профнастила

Композитная черепица – не менее 15°, укладка выполняется на разреженную обрешетку.

Фото 8. Крыша из композитной черепицы

Фальцевая кровля – от 11°, обеспечивается соединения отдельных картин методом закатывания фальцев.

Фото 9. Внешний вид фальцевой кровли

Керамическая черепица и асбестоцементный шифер – не меньше 22°, требуется сооружение усиленной стропильной системы, поскольку данные материалы имеют большой вес. Чем меньше уклон, тем больше будет нагрузка на стропила от снежного покрова и воздействий порывов ветра.

Фото 10. Крыша из керамической черепицы

Фото 11. Шиферная кровля

Таблица 1. Сводные данные по минимально допустимым значениям наклона для крыш из разных материалов

Оптимальные значения наклона скатов

С точки зрения финансовых затрат на кровельное покрытие и конструктивные элементы стропильной системы лучше конструировать пологие кровли – расход строительных материалов в этом случае будет минимальным.

Однако оптимальный угол наклона скатов для кровли следует подбирать с учетом и климатических условий региона:

Фото 12. Большой снежный покров на кровельном покрытии

• Для регионов с сильными ветровыми нагрузками – 15-20°. Такие конструкции отличаются минимальной парусностью, что снижает вероятность разрушения крыши под воздействие резких и сильных порывов ветра.
• Для местности со значительными осадками и сильными ветрами подбирается среднее значение угла – от 20 до 45°.

Расчеты при проектировании

Проектирование любой постройки требует, чтобы расчет крыши дома учитывал все возможные нагрузки и количество необходимых материалов. Основными моментами при этом является угол наклона скатов. Для типовой двускатной крыши этот параметр варьируется в пределах 12-45 градусов. При этом угол наклона напрямую влияет на нагрузки на конструкцию крыши и дома. Так, при увеличении угла, возрастает нагрузка от ветра. В этом случае в силу вступает эффект парусности. Поэтому более крутая кровля обойдется дороже, так как необходимо будет дополнительно укреплять стропильную систему. При уменьшении угла наклона возрастает нагрузка от дождя и сугробов снега. 

Простая математика

Расчет двухскатной крыши включает в себя определение нагрузок. Если строится крыша одноэтажного дома или загородного коттеджа, то нагрузка кровли состоит из веса самой конструкции (кровельный материал, обрешетка, стропила) и величины внешних нагрузок (ветер, дождь, снег). 

Вес крыши расчет которой необходимо провести заранее, состоит из веса каждого слоя пирога кровли на единицу площади. Полученное значение обычно увеличивают на поправочный коэффициент равный 10%. Если в будущем кровельная конструкция будет изменяться, увеличивая угол скатов, то это следует учитывать заранее, так как необходимо будет противостоять более высоким показателям нагрузок. Опытные кровельщики зачастую отталкиваются от минимальной величины в 50 кг/м.кв. 

Нагрузку от ветра, дождя и снега рассчитывают, основываясь на особенностях месторасположения постройки

При этом важно взять во внимание показатель угла наклона крыши, а затем уже рассчитать кровлю. Так, если проводится расчет двухскатной крыши дома с углом скатов 25 градусов, то нагрузка снега будет равна 1. При больших углах (25-60 градусов) поправочный коэффициент будет больше и составит уже 1,25

Для крыш с углами более 60 градусов такая нагрузка и вовсе не учитывается. 

При больших углах (25-60 градусов) поправочный коэффициент будет больше и составит уже 1,25. Для крыш с углами более 60 градусов такая нагрузка и вовсе не учитывается. 

Как рассчитать кровлю дома — стропильная система

Расчет системы стропил не менее важен, чем определение нагрузок на скаты крыши. Это связанно с тем, что стропильные ноги будут передавать общую нагрузку от обрешетки к несущим стенам дома. Основным параметром стропильных ног является сечение и длина. Их подбирают на основании действующих нагрузок на площадь кровли и угла скатов. Некоторые строители рекомендуют увеличивать полученные результаты на 50 единиц — это необходимо для обеспечения надлежащего запаса прочности. 

Общий расчет стропил проводится по двум критериям — деформации и прочности. Первый показатель определяет величину прогиба материала при возросших нагрузках, второй — сохранение целостности конструкции. После того, как параметры деформации и прочности определены, необходимо рассчитать шаг стропил, а также определить, необходимо ли дополнять систему раскосами и растяжками. Подобные промежуточные элементы позволяют распределить общую нагрузку на стропила. Для увеличения надежности всей конструкции в так называемых критических местах устанавливаются металлические скобы или опоры. 

https://youtube.com/watch?v=VrdvARqPADc

После этого просчитывают конструкцию обрешетки поверх которой будет укладываться материал кровли. Показатели шага обрешетки и материала, из которого ее необходимо изготовить зависят от типа крыши и кровельного материала, а также непосредственно от угла наклона скатов. Для этого дополнительно проводят расчет железа на крышу.

Двухскатная крыша, подробнее на видео:

Расчет площади кровли двухскатной крыши

Определение параметров крыши не такой уж и сложный, но немного кропотливый процесс, так как важно все точно и правильно подсчитать для верного составления сметы на строительство дома. Это необходимо, в первую очередь, для того чтобы не переплатить в будущем за материалы, которые просто уйдут в остаток. 

Следует сказать, что расчет площади четырехскатной крыши при этом почти идентичен двухскатной

Принцип калькуляции остается тем же, просто необходимо учесть большее количество элементов (прочитайте: «Расчет площади крыши — алгоритм действий»). 

Общие правила, которые нужно соблюдать при расчёте покрытия

Точные площади кровельных скатов нужно знать не только, чтобы правильно рассчитать количество покупаемого материала, но и объём работ, за который вам придётся платить при найме бригады. Размеры крыши, как и объёмы выполняемых на ней работ, всегда исчисляются в метрах квадратных

Разница только в том, что при покупке материала во внимание принимаются кое-какие поправки и коэффициенты

Таблица 1. Нюансы при расчете покрытия.

Нюансы на фото
Что нужно брать во внимание: инструкция
Слуховое окно на кровле
Какой бы материал вы не покупали, при его расчёте во внимание всегда нужно брать полную площадь крыши согласно имеющемуся проекту (или своему расчёту)

Важно! При этом из неё нельзя вычитать площади, занимаемые надстройками: дымоходной трубой, слуховым или мансардным окном, мезонином
И даже наоборот, если их нужно облицевать этим же материалом, следует посчитать, сколько его уйдёт, и приплюсовать к общему количеству.

Длина кровельного ската
Замеряя параметры ската, необходимо помнить, что это размер не между коньком и точкой опоры на стену, а между коньком и самой крайней линией с учётом свеса.
Карнизное расположение водостока
При подсчёте материала имеет значение и расположение водосточного желобка. Если он находится не на стене, а на карнизе, то к площади ската прибавляется 7 см.
Кровельный парапет
Площадь стенок имеющихся на крыше парапетов, которые требуют покрытия тем же материалом, высчитываются отдельно.
Вертикальные фальцы на металлической кровле
При покрытии крыш стальным оцинкованным листом, обходы дымовых труб обычно выполняют путём устройства фальцев, заходящих на вертикальные поверхности

Их при замере площадей скатов учитывать не надо.
Примыкания кровли
Участки кровли в тех местах, где она примыкает к вертикальным конструкциям, отдельно учитывать не требуется.

Таблица 2. Параметры уклона.

Параметры крыши и их наименования

Висячие и наслонные стропила

Виды стропил

Конечно, такое сооружение, как стропильная система двухскатной крыши своими руками, в умах многих представляется как нечто очень сложное и трудоемкое. Но если внимательно отнестись к возведению подобной конструкции и заблаговременно изучить необходимый материал – вопрос останется только в «количестве рук», которое вам понадобится для процесса стройки.

Начнем с такого составляющего крыши, как висячие стропила. Эти брусья имеют только две точки опоры – стены, поэтому основными нагрузками, действующими на них, являются изгиб и сжатие. Вес кровли, а также действие снега и ветра, через висячие стропила передается стенам, чтобы это давление компенсировалось, стропила соединяют затяжкой из металла или дерева. Располагать ее можно на любой высоте, но чем она выше, тем крепче и прочнее она должна быть.

Наслонные стропила представляют собой брусья, у которых имеется промежуточная подпорка, опирающаяся на внутреннюю стену дома. Основное воздействие на такую конструкцию – изгиб. Несущая конструкция кровли выполняется только из наслонных опор, когда расстояние между ними не больше 6,5 м.

Требования к конструкционным элементам стропильных систем

Элементы стропильных систем, как правило, изготавливают из древесины хвойных пород с влажностью не более 20 процентов. Высокое содержание смолистых веществ в таком материале обеспечивает длительный срок службы всей конструкции. Тем не менее, все деревянные элементы следует дополнительно обрабатывать защитными растворами, предотвращающими преждевременное гниение, повреждение насекомыми, а также уменьшающими горючесть древесины. 

В процессе эксплуатации стропильные конструкции испытывают различного рода нагрузки, с целью уменьшения негативного влияния которых может понадобиться применение дополнительных усиливающих элементов. В зависимости от продолжительности воздействия все эти нагрузки делят на две категории: постоянные и временные. 

Под постоянными понимают нагрузки, которые создаются собственным весом стропильной конструкции, весом обрешетки, кровельных, теплоизоляционных и отделочных материалов. Эти нагрузки практически не изменяются в процессе эксплуатации кровли, поэтому перед тем, как рассчитать стропильную систему, их следует точно измерить и учесть. 

Временные же нагрузки подразделяются на две подкатегории:

• кратковременные – вес рабочих, производящих кровельные строительно-ремонтные работы, а также вес используемого ими оборудования и инструментов. Помимо этого, в разряд кратковременных нагрузок включают давление снежных масс на кровлю и ветровые нагрузки;
• особые – это редко возникающие нагрузки, вызванные форс-мажорными обстоятельствами, например, землетрясениями.

Как рассчитать снеговую нагрузку

При возведении кровли чрезвычайно важно знать, как правильно рассчитать стропильную систему целом, и снеговую нагрузку на нее в частности. Это чрезвычайно важный фактор, который нельзя упускать из виду, ведь при неправильно спроектированной конструкции во время сильных снегопадов может обрушиться вся крыша (подробнее: «Расчет снеговой нагрузки на кровлю и ее особенности»). 

Для расчета значения нагрузки, создаваемой снежными массами на кровлю, используется следующая формула:

S=Sg*µ, где

Sg – табличное значение массы квадратного метра снежного покрова на горизонтальной поверхности земли;

µ — коэффициент, позволяющий определить переход от веса снежного покрова на земле к нагрузке, создаваемой снежной массой на кровельное покрытие

Значение данного коэффициента определяется в зависимости от углов уклона скатов крыши. Так, при углах уклона, не превышающих 25 градусов, µ принимается равным 1; при углах наклона от 25 до 60 градусов значение µ составляет 0,7

В тех случаях, когда угол уклона ската крыши больше 60 градусов, нагрузка, создаваемая снежным покровом на кровлю, не принимается во внимание при расчете ввиду ее незначительности. 

Как рассчитать ветровую нагрузку

В местностях, где дуют сильные ветра (например, в степных или прибрежных районах), особое внимание должно уделяться вопросу, как рассчитать стропила на крышу с учетом создаваемых этими ветрами нагрузок. 

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

Wo – нормативное значение ветровой нагрузки для конкретного ветрового района, которое можно найти в специальных таблицах;

k — коэффициент, позволяющий учитывать изменение ветрового давления в зависимости от высоты. Значение этого коэффициента также берется из таблицы, составленной с учетом местностей.

В таблице все местности разделены на две группы:

• открытые прибрежные районы, пустыни, тундры, степи и лесостепи;
• городские районы, лесные массивы и иные районы, территория которых равномерно покрыта препятствиями высотой не менее десяти метров. 

Все плюсы двухскатных конструкций

Основными составными частями стропильной крыши являются мауэрлат и стропильные ноги, кроме этого, сделать конструкцию прочной и надежной помогают различные подкосы, стойки, ригели, упоры и обрешетки. Чертеж двухскатной крыши также включает слой утеплителя, пароизоляции, гидроизоляции и непосредственно кровлю. Благодаря всем этим элементам двухскатная крыша обладает рядом преимуществ:

• простота технического исполнения;
• низкая вероятность протечек, так как конструкция цельная;
• высокая экономичность, ведь на ее возведение расходуется сравнительно небольшое количество материалов;
• возможность обустройства на чердаке полноценной жилой зоны;
• простота ремонта в случае появления дефектов;
• высокая прочность и износостойкость.

Онлайн калькулятор односкатной крыши

Данный калькулятор упростит комплектацию материалов для стропильной системы и финишного кровельного покрытия, позволит просчитать  угол наклона ската, количество обрешетки и размер стропил.

Перед проведением расчетов настоятельно рекомендуется:

1. Изучить особенности стропильной системы под конкретный кровельный материал. В большей степени это относиться к обрешетке. Так, для битумной черепицы обрешетка должна быть сплошной (доску можно заменить на листы ОСП или фанеры). Для металлочерепицы обрешетка монтируется с учетом размера волны.
2. Проверить надежность выбранного угла и шага стропил. В этом поможет программа «Стропила 1.0.1.».

Укажите кровельный материал:

—— Выберите материал из списка ——Шифер (волнистые асбоцементные листы): Средний профиль (11 кг/м2)Шифер (волнистые асбоцементные листы): Усиленный профиль (13 кг/м2)Волнистые целлюлозно-битумные листы (6 кг/м2)Битумная (мягкая, гибкая) черепица (15 кг/м2)Из оцинкованной жести (6,5 кг/м2)Листовая сталь (8 кг/м2)Керамическая черепица (50 кг/м2)Цементно-песчаная черепица (70 кг/м2)Металлочерепица, профнастил(5 кг/м2)Керамопласт (5,5 кг/м2)Фальцевая кровля (6 кг/м2)Полимер-песчаная черепица (25 кг/м2)Ондулин (еврошифер) (4 кг/м2)Композитная черепица (7 кг/м2)Натуральный сланец (40 кг/м2)Указать вес 1 кв метра покрытия (? кг/м2)
кг/м2

Введите параметры крыши:

Ширина основания B (см)

Длина основания L (см)

Высота подъема H (см)

Длина боковых свесов Sb (см)

Длина переднего и заднего свеса Sp (см)

Стропила:

Шаг стропил (см)

Сорт древесины для стропил (см)

123
Рабочий участок бокового стропила (не обязательно) (см)

Расчёт обрешётки:

Ширина доски обрешётки (см)

Толщина доски обрешётки (см)

Расстояние между досками обрешётки (см)

Расчёт снеговой нагрузки:

Выберите ваш регион, используя карту ниже

1 (80/56 кг/м2)2 (120/84 кг/м2)3 (180/126 кг/м2)4 (240/168 кг/м2)5 (320/224 кг/м2)6 (400/280 кг/м2)7 (480/336 кг/м2)8 (560/392 кг/м2)

Расчёт ветровой нагрузки:

Регион

IaIIIIIIIVVVIVII
Высота до конька здания

5 мот 5 м до 10 мот 10 м
Тип местности

Открытая местностьЗакрытая местностьГородские районы

Рассчитать

Результаты расчетов:

Крыша:

Угол наклона крыши: градусов.

Угол наклона подходит для данного материала.
Угол наклона для данного материала желательно увеличить!
Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: м2.

Примерный вес кровельного материала: кг.

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: кг/м2.

Длина стропил: см.

Количество стропил: шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки: рядов.

Равномерное расстояние между досками обрешетки: см.

Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: шт.

Объем досок обрешетки: м3.

Примерный вес досок обрешетки: кг.

Заключение

В заключение стоит отметить, что приведенные алгоритмы будут актуальны лишь при стандартных габаритах и конфигурации вальмовой кровли.

При необходимости усложнения каркаса (сокращении длины вальмы, вставок небольших вертикальных фронтонов, проектировании систем с двумя коньковыми прогонами, планировании использования внутреннего пространства в качестве жилого) расчет стропил должны выполнять специалисты.

Это же относится к каркасам с висячим способом крепления стропил, не имеющих центральных вертикальных подпорок и оказывающих сильные распорные воздействия на стены.

Похожие записи:

Как снять балконную дверь Правильная вентиляция в бане в парной своими руками Кирпичный столб: всё, что необходимо знать о технологическом процессе Выбираем узо для квартиры и дома Помповой насос для откачки воды Процедура установки фильтра аквафор для воды