Изготовление крыши дома – важная и ответственная задача. От качества верхней конструкции будет напрямую зависеть целостность строения и покой жильцов. Прежде чем приступить к работам, необходимо правильно подобрать доски для стропил и других деталей крыши, выполнить их качественную предварительную обработку и правильно соединить, подготовив к настилу кровельного материала.
Виды крыш
В настоящее время для жилых домов и хозяйственных построек используется около десяти различных видов крыш. Некоторые из них более привычны для нас, другие встречаются очень редко. Основными вариантами конструкций являются.
Скатные крыши, изготавливаемые с использованием прямых стропильных систем:
- односкатные;
- двухскатные;
- четырехскатные – вальмовые и полувальмовые (с коньком) и шатровые (без конька);
- многощипцовые:
- конические.
Скатные крыши с криволинейными стропилами:
- полукруглые;
- полусферические.
Практически все виды крыш имеют в своей основе специальные детали, обеспечивающие кровле необходимую прочность и придающие ей желаемую форму. Речь идет о стропилах.
Требования к качеству стропил
Для изготовления стропил используют обрезные доски различного сечения. Наиболее часто встречаются детали сечением 50х150 или 50х200. Брус квадратного или прямоугольного сечения не применяется, так как он не может обеспечить необходимую прочность конструкции или значительно утяжелит ее. Устанавливают стропила своими руками всегда на ребро. В этом направлении детали более прочны и не подвержены изгибу.
Монтаж стропильной системы хозпостройки
Для работы лучше выбирать доски хвойных пород. Связано это с несколькими их особенностями:
- наличие смолы предотвращает образование гнилей в материале;
- такие детали имеют сравнительно невысокий вес, в отличие, например, от досок того же сечения из березы;
- хвойный материал более доступен по цене, и найти его на лесопилках значительно проще.
Кроме этого обязательно обращайте внимание на такие элементы в древесине, как сучки. Не допускается наличия гнилых выпадающих элементов, которые могут привести к снижению прочности стропильной ноги в будущем.
Подготовка деталей стропильной системы к установке
Прежде чем приступить к монтажу стропильной системы крыши своими руками рекомендуем тщательным образом обработать поверхность всех используемых в работе деталей из древесины.
Предварительно осмотрите приобретенный пиломатериал, отберите наиболее качественный. Доски с выпадающими сучками можно использовать кусками, например при удлинении или для изготовления стоек (бабок), подкосов, ригелей и других деталей кровли. После подбора достаточного количества пиломатериала его обрабатывают специальными защитными составами, предотвращающими гниение и горение.
Наносить антипирены и антисептики своими руками можно следующими способами:
- погружением;
- кистью или малярным валиком;
- распылением.
Каждый способ хорош для тех или иных целей. После высыхания одного слоя пропитки рекомендуется выполнить повторную обработку. Желательно не смешивать составы различного назначения в одной емкости.
Выбираем оптимальную стропильную систему
Отобрав качественные доски 50х150, и выполнив их обработку своими руками, приступаем к монтажу стропильной системы. До начала работ по периметру стен, изготовленных из кирпича или блоков необходимо уложить мауэрлат – брус, который будет служить опорой для нижних частей стропильных ног.
Крепят его с помощью резьбовых шпилек, углубленных в стену или стальной проволоки, уложенной в шов кладки. В постройках из бруса или бревна роль мауэрлата играет верхние венцы сруба.
В зависимости от размеров пролета между стенами дома выбираем вариант установки стропил. Бывают системы с висячими стропилами или наслонными, опирающимися на промежуточную несущую стену.
Варианты крыш: 1) С висячими стропилами. 2) С наслонными стропилами
Первый вид конструкции имеет горизонтальный поперечный брус – затяжку. Во втором данный элемент отсутствует. Для опоры коньковый брус в нескольких местах опирается на промежуточную стену дома. Это не совсем удобно в случае изготовления эксплуатируемого подкровельного пространства – мансарды, но оптимально при больших полетах между стенами.
Определяем количество стропильных ферм
Для определения количества необходимого пиломатериала для изготовления стропил, например, досок 50х150 надо рассчитать требуемое количество стропильных ферм – соединенных под необходимым углом пар стропил. В среднем, пролет между ними составляет 0,9-1,2 метра или чуть меньше. Определяющим критерием служит предполагаемый к использованию кровельный материал.
Так, для ондулина производитель рекомендует шаг установки стропил 0,6-0,9 метра, для металлочерепицы – одного из наиболее распространенных материалов в последние годы – 0,65-0,95 метра. Большое значение при выборе межстропильного расстояния играет и угол уклона скатов, который зависит от снеговой и ветровой нагрузки в каждой конкретной местности.
Определив величину шага, делим длину стен на данный показатель и прибавляем единицу с учетом установки фронтонных ферм. Получим количество стропильных пар. Умножив это число на два определим необходимое количество стропил. Длину досок рассчитываем по теореме Пифагора, зная все тот же угол уклона ската и величину пролета стен.
Монтируем стропильную систему — cобираем фермы
Определившись с количеством и размерами стропил можно приступить к сборке своими руками стропильной системы кровли. Как правило, стараются устанавливать собранные предварительно фермы. Изготавливать их можно как на чердачном перекрытии дома, так и на земле и поднимать уже готовыми.
В любом случае значительно облегчить работу помогут несколько шаблонов.
Первый из них – стропило необходимой длины с запиленными под необходимым углом торцами. При необходимости кромки могут быть обрезаны не по прямой линии, а с уступами, облегчающими монтаж деталей. Например, если стропила опираются на брус, крепление можно осуществлять стальными уголками, перфорированной стальной лентой или гвоздями. Во всех случаях фигурный пропил увеличит качество монтажа.
Второй шаблон – лист фанеры с прибитыми под необходимым углом упорами, в которые вкладываются верхние торцы стропил и соединяются ригелями – поперечными досками сечением 50х150, обеспечивающими необходимую жесткость стропильных пар. Если позволяет свободная площадь, в качестве шаблона можно использовать одну собранную своими руками ферму.
Устанавливаем фермы
Подготовленные своими руками фермы поднимают наверх. Монтаж удобно начинать с крайних пар, называемых фронтонными. Их устанавливают вертикально, контролируя положение по отвесу или прибитой к стене дома доске, и фиксируют положение с помощью дополнительных откосов. Нижние торцы фермы опираются на брус мауэрлата или на венцы сруба. К ним они прибиваются гвоздями №100.
Способы крепления стропильной ноги к мауэрлату
Зафиксировав крайнюю ферму, крепят остальные, соблюдая пролет между ними. Для контроля этой величины можно предварительно напилить своими руками проставки из доски 50х150 и не замерять расстояние для каждой пары. Углы стропильных ферм после их установки дополнительно соединяют коньковым брусом или доской. Дополнительно зафиксировать стропила поможет обрешетка.
В данной статье я хочу рассказать, как возводится простая односкатная крыша. Почему я назвал её простой? Просто потому, что её стропильная ферма состоит только из стропил. Никаких стоек, подкосов, раскосов и т.п. здесь нет. Такой вид крыши чаще всего используется при строительстве небольших гаражей, иногда бань, различных пристроек к дому, каких-либо хозяйственных построек и т.д.
Вообще, когда читаешь в литературе или интернете про односкатные крыши, обычно видишь такое утверждение – якобы они самые дешёвые, простые в сооружении и надёжные.
По поводу дешевизны и простоты — абсолютно согласен, но вот на счёт надёжности — готов поспорить.
Конечно, может я проживаю не в той климатической зоне, но за свою практику ни разу не видел, чтобы на частном малоэтажном доме обрушивалась крыша имеющая два или более скатов (напр., , вальмовая, шатровая и т.п.). Все обрушения, которые когда-либо встречались, были на односкатных крышах. Причиной их практически всегда являются снеговые нагрузки плюс вес людей, которые работают на крыше (например, скидывают тот же снег).
Итак, почему это происходит. Думаю тут всё просто. Часто застройщики не очень серьёзно и обдуманно подходят к сооружению односкатной крыши. В основном совершается одна из трёх ошибок, либо сразу несколько:
Делается недопустимо маленький угол наклона ската;
В качестве стропил используются доски с неподходящим сечением;
Между стропилами делается слишком большой шаг.
Как избежать этих ошибок, мы и будем сейчас разбираться на примере строительства односкатной крыши над гаражом.
Допустим, мы имеем коробку из пенобетонных блоков с толщиной стен 30 см. Размеры её указаны на рис.1.
Рисунок 1
Начав кладку блоков, мы уже должны определиться с углом наклона ската крыши. Чем здесь необходимо руководствоваться?
Думаю, многие знают, что для каждого кровельного покрытия определён минимальный угол наклона ската, при котором его можно использовать. Эти значения представлены в таблице 1., составленной на основе СНиП II-26-76* («Кровли» — актуализированная версия 2010г.):
Таблица 1.
Уверен, некоторые из Вас, кто уже изучал подобные таблицы в интернете, немного смутятся, увидев такие цифры. Хочу им рассказать о небольшой путанице, которая образовалась на различных строительных сайтах из-за банальной невнимательности их авторов. Часто, составляя подобную табличку, они берут цифры из упомянутого выше СНиП II-26-76*, но не замечают, что в данном документе углы указаны в процентах (%), а не в градусах, как мы привыкли со школы их мерить. Я не буду сейчас объяснять, как перевести проценты в градусы. В сети эта информация есть (есть и формулы, есть и таблички). Нам в принципе это не нужно.
Теперь другое замечание. Каждый производитель любого кровельного покрытия (будь то металлочерепица, либо битумная черепица и т.д.) сам устанавливает для своей продукции минимальный угол наклона кровли. Он указывается в инструкции по монтажу. Например, у разных производителей металлочерепицы, Вы сможете увидеть цифры и в 14°, и в 16°, и др. Зачастую эти цифры выше определённых СНиПом и указанных в Таблице 1.
Но и это ещё не всё. Все цифры, приведённые выше, характеризуют угол наклона кровли, при котором у данного кровельного покрытия не будет происходить перелива воды между соседними элементами при определённых погодных условиях. А условия эти в нашей стране очень и очень разнообразные. Так снеговые нагрузки значительно отличаются в различных климатических зонах. А ветровые вообще могут отличаться и в пределах одного населённого пункта, в зависимости от расположения Вашей постройки относительно других.
Снеговые нагрузки влияют на возможный прогиб стропильной системы, при котором меняется геометрия кровельного покрытия. К тому же при большом количестве снега часто на крыше образуется так называемый «снеговой мешок» (см. рис.2):
Рисунок 2
Сильный ветер также может проталкивать дождевую воду через стыки элементов кровли.
Я в своё время проглядел множество различных источников, но нигде так и не нашёл конкретной зависимости минимального угла наклона кровельного покрытия от климатических условий в данном регионе. Я так понимаю никто её и не выводил. Все пользуются значениями, основанными на предыдущем многолетнем опыте. Могу сказать, что для односкатных крыш, в средней полосе России, обычно не рекомендуется делать угол наклона ската меньше 20°. От этого значения будем отталкиваться и мы.
Итак, пусть на нашем гараже (рис.1) мы решили сделать угол наклона ската равным 20°. Крыть будем профнастилом. Теперь нам нужно решить, какой высоты необходимо выкладывать стены. В данном случае низкую стену делаем высотой 2,4 метра. Значение это выбирается в каждом случае индивидуально, в зависимости от Ваших личных предпочтений и особенностей Вашей постройки. Высоту противоположной стены определяем по простой формуле:
Н в = Н н + В×tg α,
где Н в – высота высокой стены;
Н н – высота низкой стены;
В – ширина постройки (гаража);
α – угол наклона ската.
В нашем случае Н в = 2,4 + 4,8×tg 20° = 4,2 м. (немного округлили в большую сторону).
Теперь можно приступать к кладке стопы гаража. Обратите внимание, что у высокой стены последний ряд не проложен. Почему, станет ясно позднее.
ШАГ 1: Строительство крыши начинаем с установки мауэрлата. В качестве мауэрлата используем брус 100х150 мм (рис.3). Он кладётся заподлицо с внутренними стенами. Обратите внимание, как выложена наклонная стена.
Рисунок 3
Также вместо бруса можно использовать две сшитые между собой гвоздями доски 50х150 мм. О таком примере я писал в статье об установке мауэрлата. Там описывается несколько способов закрепления мауэрлата на стене. Вдобавок к ним, я хочу показать Вам ещё один, который мы иногда используем при возведении крыши на газо- и пенобетонных стенах, когда заказчику не хочется делать армопояс (Рис.4):
Рисунок 4
Здесь применяется усиленный кровельный уголок 90х90. К газобетону его крепим при помощи двух ʺGBʺ дюбелей диаметром 14 мм. Держат они замечательно. Такие уголки ставим на мауэрлат примерно через 80-100 см.
Обратите внимание, что под мауэрлат необходимо положить рубероид, чтобы не было контакта дерева с газобетоном и металлом. На всех последующих рисунках рубероид просто не показан, но наличие его обязательно.
ШАГ 2: Начинаем установку стропил. Для этого в первую очередь нам нужно определиться с их сечением и шагом между ними. В этом нам опять будет помогать программа, описанная в статье ʺСтропильная система. Расчёт стропил и балок перекрытияʺ ().
Хочу ещё раз уточнить. Я не являюсь автором данной программы. Но пользуюсь ей всегда, за неимением ничего другого (более или менее понятного). В прочности крыш, которые мы уже построили, я полностью уверен. Эта уверенность, приходит в процессе строительства, когда сам лазишь по стропилам и когда осматриваешь стропильную систему через несколько лет после постройки дома (такие возможности у меня бывают).
Программа конечно не идеальна и иногда самому приходится делать какие-либо допущения. Поэтому не судите строго. Главное, чтобы все эти допущения работали в сторону увеличения запаса прочности стропил и балок.
Вернёмся к нашему гаражу. Выберем в качестве примера регион — Подмосковье. Сумма снеговой и ветровой нагрузок составит 196 кг/м 2 . Откуда берётся эта цифра, я подробно описывал в статье (ссылка выше). Думаю повторяться нет смысла. Кстати как раз вот здесь я делаю в расчёте одно допущение. В программе, при вводе исходных данных, запрашивается значение только снеговой нагрузки (Рис.5). Графы для ввода ветровой нагрузки вообще нет. Поэтому я просто прибавляю её к снеговой, хотя знаю, что она действует в другом направлении (снеговая — сверху, ветровая – сбоку).
Рисунок 5
Шаг стропил мы ввели 0,5 метров. Результат расчёта (во вкладке Строп.1) показан на рисунке 6. Для стропил выбраны доски сечением 50х200 мм. Конечно шаг маловат, но куда деваться. Если взять его равным 0,6 метров, то данное сечение расчёт не проходит. Конечно, можно в качестве стропил взять, например, брус 150х100, тогда и минимальный шаг изменится. Здесь Вы уже можете импровизировать. Я привык работать с досками либо сечением 50х150, либо 50х200 мм.
Рисунок 6
Кстати на рисунке расстояние между опорами (4,2 метра) - это внутренняя ширина нашего гаража.
Определив сечение, производим разметку запилов стропил. Берём доску 50х200 мм подходящей длины и ставим её на мауэрлат (см. рис.7). Она должна свисать со стен с запасом (у нас получилось 53 см), чтобы после окончательной подрезки, карнизы получились шириной в пределах 40-50 см.
Рисунок 7
Теперь используя либо угольник, либо рулетку с небольшим уровнем делаем разметку нижнего и верхнего запилов. В данном случае мы делаем ширину запила равной ширине мауэрлата – 150 мм. Глубина запила при этом получится 48 мм (см. рис.8). Такие точные значения мне выдаёт программа, в которой я рисую трёхмерную модель крыши (Google SketchUp). В реальной работе, такой точности до миллиметра конечно не будет, да она там особо и не нужна.
В других статьях, при рассмотрении крыш с большими углами наклона скатов, подобные запилы выполняются исходя не из ширины мауэрлата, а исходя из максимально допустимой глубины запила. Она обычно составляет 1/3 от высоты сечения стропила. Сейчас же у нас 1/3 от 200 мм – это 66 мм. Мы в это значение укладываемся. А делать ширину запила больше ширины мауэрлата смысла абсолютно нет.
Рисунок 8
Итак, мы получили шаблон, по которому делаем все последующие стропила и производим их установку (см. рис.9):
Рисунок 9
Крайние стропила не касаются наклонных стен. На рисунке выше это можно разглядеть. Зазор около 5 см.
ШАГ 3: Изготавливаем и устанавливаем карнизные кобылки (см. рис.10):
Рисунок 10
Изготавливаем мы их из досок того же сечения, что и стропила. На наклонную стену перед установкой кобылок раскатываем рубероид. На рисунке он не показан.
Последовательность здесь такая. Сначала ставим две крайние кобылки и натягиваем между ними шнурку (см. рис.11):
Рисунок 11
Затем с шагом около 0,8-1 м устанавливаем остальные (см. рис.12).
Рисунок 12
Закрепить кобылки достаточно 2-мя гвоздями (120 мм) забитыми в торец через стропило. Крайние кобылки можно закрепить кровельными уголками непосредственно к наклонной стене.
ШАГ 4: Устанавливаем торцевые (ветровые) доски (см. рис.13):
Рисунок 13
Используем дюймовые доски 25х200 мм.
Также, нам необходимо заложить мауэрлат на высокой стене (см. рис. 14). Сделать это можно либо газобетоном, либо обычным кирпичом. Опять же дерево должно быть отделено от другого материала слоем рубероида.
Рисунок 14
ШАГ 5: Подшиваем карнизы снизу. Делается это в зависимости от окончательной отделки крыши. Карнизы либо зашивают полностью, либо, как в нашем случае, подшиваются только пояса под последующую отделку сайдингом (см. рис.15):
Рисунок 15
В качестве поясков достаточно использовать доски 25х100 мм.
ШАГ 6: Теперь делаем обрешётку (см. рис.16):
Рисунок 16
Необходимое сечение досок обрешётки можно определить в программе, которая используется для расчёта стропил и балок (см. рис.5). В нашем примере взяты доски сечением 25х100 мм, шаг их составляет 350 мм. На рисунке мы видим надпись — ʺНесущая способность обрешётки обеспеченаʺ.
В качестве основания под профнастил, которым мы хотим покрыть данную крышу, в целях экономии можно использовать необрезные дюймовые доски. Но брать нужно только так называемую ʺвторую доскуʺ (см. рис.17):
Рисунок 17
Цена такого материала почти в 2 раза ниже, чем обрезного. Только есть одно очень важное замечание. Перед укладкой досок на крышу с них обязательно нужно счистить кору. Под ней часто живут личинки жучка (короеда), которые сначала съедают кору, а затем приступают к самой древесине. Избавиться от них впоследствии довольно трудно. Некоторые говорят, что вообще невозможно.
ШАГ 7: Ну вот, стропильная система готова. Теперь мы кроем крышу профнастилом и обшиваем карнизы сайдингом (см. рис.18):
Рисунок 18
Таким образом мы сделали не утеплённую односкатную крышу. Понятно, что такая конструкция подходит только для холодных помещений. Если мы собираемся отапливать помещение, то крышу нужно будет утеплять. Давайте посмотрим, какие дополнительные работы необходимо для этого провести.
Первые пять шагов делаем так же, как описано выше. Затем выставляем заглушки для укладки утеплителя (см. рис.19). Делаем их из дюймовки (доска толщиной 25 мм).
Рисунок 19
Теперь укладываем утеплитель. Снизу к стропилам должна быть подшита пароизоляционная плёнка. На рисунке она не показана.
Строительство прочной и надежной стропильной системы – дело непростое. В сооружении каркаса будущей крыши важна каждая мелочь, ведь это только в жарких странах можно водрузить охапку сена на незамысловатую конструкцию, и она будет служить верой и правдой. Но в условиях российского климата, где сильный ветер способен сорвать крышу с целого завода, а снег накапливается до нескольких тонн, к крыше и ее «скелету» предъявляются совсем другие требования. А потому еще на стадии проектирования, в центре внимания – доска для стропил со всеми своими параметрами, как длина, толщина и материал изготовления.
Поэтому, если вы хотите быть спокойными за новую крышу и ее долговечность, изучите основные принципы подбора элементов ее конструкции: какая доска предназначена для того, чтобы нести и распределять основную нагрузку, какой нужен брус между стропилами и какой материал приобрести для обустройства конькового прогона и внутренних затяжек ферм. А наша статья поможет вам разобраться во всех этих тонкостях.
Итак, начнем с того, где как именно вы будете закупать стропила – от этого зависит то, насколько дотошно нужно будет рассчитывать параметры каждой доски в конструкции.
Так, идеально, если вы сможете доверить закупку досок и балок опытному специалисту, т.к. он даже на глаз способен оценить качество материала и понять, достаточно ли будет приобретенного количества. Хотя, руководствуясь нашими советами, вы и сами вполне справитесь с такой задачей.
Этот небольшой видео-ролик вам поможет понять, какие именно доски подходят для стропильной системы:
Всего у вас три варианта приобретения стропильных досок, и разберем преимущества и недостатки каждого из них.
Способ №1. Кубометры пиломатериала
Итак, обратите внимание на такие важные моменты. Если вам предлагают древесину в кубометрах – это вполне приемлемый способ, вы просто указываете в специализированной компании количество кубометров досок и бруса. А уже на месте все это обработаете защитными пропитками и построете крышу.
Единственный момент – работы будет много, как и отходов. Поэтому вам необходимо будет приобрести досок на 10% больше, чем бы вы изначально планировали согласно со своими расчетами, чтобы был запас на подрезку, отходы и неожиданные дефекты, до этого необнаруженные.
Способ №2. Нарезанные на заказ доски
Еще один вариант – приобрести готовые стропила уже после резки. Многие компании на заказ режут древесину под нужные параметры и предоставляют уже готовый вариант, остается только собрать на крыше саму конструкцию. Отходов здесь уже будет минимум, работа пойдет быстрее, важно только, чтобы предварительно угадать с размерами стропил. Но есть один минус: в общем комплекте может не доставать одной-двух досок. Ведь не всегда на таких предприятиях работают особо внимательные люди и не факт, что те же рабочие не припрячут по бруску из каждого заказа. А вам придется закатывать рукава и изготавливать дополнительные шаблоны для отсутствующих элементов.
Как заказать готовые нарезанные доски для стропил? Просто изготавливаете проект крыши в бумажном варианте или специальной программе, показывайте проектировщику, а затем – представителю фирмы. Довольно просто!
Способ №3. Готовые стропильные фермы
Третий вариант – закупить готовые стропильные фермы. Их легче устанавливать на стены прямо на крыше, чем собирать отдельно, и вся конструкция собирается за 1-3 дня. Причем для этого уже не нужен плотник! Такие стропильные фермы собираются еще в заводских условиях и получаются вполне даже качественными. Вам остается только их установить и соединить в коньке.
Отходов здесь у вас вообще не будет, но, конечно же, готовые стропильные фермы обойдутся дороже, чем просто доски для стропил. Кроме того, обычно с фирмы изготовителя даже присылают на объект замерщика, чтобы он сам лично проверил расстояние между стенами дома и скорректировал что-то в проектной документации. А это уже что-то вроде подстраховки для вас, особенно, если расчеты стропильной системы кажутся для вас сложными (они и профессионалам даются нелегко, поверьте).
Самостоятельное изготовление стропил из досок
Итак, если затея заказать обработку и нарезку досок вам не по душе, тогда готовьтесь к тому, чтобы побывать одновременно и проектировщиком, и архитектором, и плотником. По сути, все, что вам нужно будет знать о своих стропилах, – это угол их наклона, сечение, расстояние и метод крепления.
Если вы когда-либо наблюдали за работой профессионалов, тогда наверняка вас восхищало то, насколько виртуозно и без особых усилий они отмеряют нужную длину стропил и делают в их сложные вырезы. При этом все, что нужно им знать, это – параметры крыши. И при этом они пользуются самыми элементарными инструментами: плотницким угольником, собственными записанными расчетами или «умной» книгой. Но, по-хорошему (и по всем правилам), следует изначально все рассчитать при помощи специальных строительных калькуляторов. К слову, сегодня популярны также специальные приложения для смартфонов. Хотя самые основные расчеты вы без проблем сделаете самостоятельно.
Итак, раз уж если вы взялись за изготовление стропил из досок самостоятельно, значит вы точно уже знаете ширину здания и толщину коньковой доски. И здесь важно не допустить ошибку при подсчете будущей длины стропила: от полной ширины здания обязательно отнимите толщину коньковой доски. Поверьте, многие об этом почему-то забывают. Теперь разделите полученный результат на два и вас получится пробег каждой стропильной ноги.
Угол наклона крыши можно определить при помощи геометрических формул, а тип формулы зависит от того, крышу какой формы вы собираетесь строить: классическую двускатную, или более сложную четырехскатную. Ведь конструктивные узлы у них разные, и требования к способности выдерживать определенные нагрузки – тоже.
Стропила для двускатной крыши: простой расчет
Стропила для двускатной крыши изготавливать проще всего, ведь, по сути, они представляют собой стандартные треугольники, которые важно лишь расположить в ряд строго вертикально, с определенным шагом, и закрепить верхушки коньковым прогоном:
Стропила для четырехскатной крыши: треугольники + прямоугольники
Изготовить стропила для стандартной четырехскатной крыши (шатровой, вальмовой) вам будет немного сложнее, т.к. здесь необходимо делать более точные расчеты:
Стропильная система четырехскатной крыши отличается тем, что здесь устанавливаются стропила, которые направлены к углам стен – диагональные. И даже больше: на такие доски опираются другие стропила скатов. Из-за этого накосные (другое название «диагональные») стропила несут нагрузку в полтора раза больше, чем обычные, и длина их тоже превышает стандартную длину досок.
Чаще всего такие стропила делают спаренными:
Стропила для необычных форм крыши: сложное проектирование
У скатных и плоских крыш – стандартные правила изготовления стропил, расчет нагрузок и конструкции. Но совсем другой подход в строительстве пристроек, беседок и других хозяйственных объектов. Здесь далеко не всегда крыша должна быть чем-то вроде миниатюрной копии большой и настоящей. Наоборот, важно все продумать, чтобы вложиться в бюджет и правильно сочетать маленькую конструкцию с большой.
Например, как вариант, для устройства крыши пристройки к дому изготавливаются особые удлиненные стропила:
Продемонстрированные стропила не создают точечных нагрузок на край крыши (как это часто, к сожалению, встречается в практике частного строительства), и в итоге крыша не кренится с годами в одну сторону. Здесь нагрузка, благодаря необычной длине стропил, распределяется равномерно, с меньшим давлением и по всем скату. Да и выглядит такая конструкция более грамотной и профессиональной.
А вот такие стропила делают для круглых крыш небольших домов, хозпостроек и беседок:
И, наконец, в отдельных случаях часть стропил и вовсе не играет никакой функциональной роли во всей конструкции – только декоративную. Изготовление их занимает немало времени, зато делать расчет на прочность вообще не нужно. И посмотрите, как всего одна дополнительная доска в стропильной системе совершенно меняет весь вид крыши:
Гнутые доски для стропил стрельчатой крыши
И, наконец, если вам нравятся необычные и модные крыши со стрельчатой формой, то знайте: все это тоже реально воплотить в жизнь. Такие доски действительно изготавливают: распаривают до 100 градусов в заводских условиях, и, при повышенной влажности, придав эластичность, гнут по специальному шаблону. Только после этого их склеивает и высушивают в специальных камерах.
Еще, дополнительно, по линии сгиба таких брусьев делают специальные пропилы, что тоже доставляет своих сложностей, и потому такая стропильная система обойдется дороже. И если говорить о частном строительстве, весь этот технологический этап вам провернуть будет сложно. Но возможность такая есть.
А с конструкцией и параметрами стропил мы разобрались, а теперь перейдем к самому сложному шагу – расчету суммы всех нагрузок, которые воздействуют на такие крыши. Благодаря ответу на такие вопросы вы сможете рассчитать не только длину стропил, но и их сечение, которое будет надежным.
Как подсчитать нагрузки на стропильную систему?
Итак, отталкиваться нужно будет от того, в какой именно местности вы проживаете. Ведь именно от этого и зависит доска для стропил: размеры подбираются так, чтобы крыша сохраняла максимальную целостность и при этом успешно противостояла как статическим, так и динамическим нагрузкам.
Вот вся совокупность нагрузок, которые вам придется учитывать при проектировании стропильной системы и ее параметров:
Что такое предельные состояния крыши?
А теперь – подробнее. Для того, чтобы точно определить, какое сечение стропил необходимо для устройства крыши, сначала нужно произвести расчет сумы всех-всех возможных нагрузок. Этот расчет делают по так называемому методу «предельных состояний», когда конструкция крыши теряет свою способность сопротивляться внешним воздействием ветра, большому количеству снега или получает при этом значительную деформацию.
Когда это происходит? Когда у конструкции крыши уже исчерпана несущая способность, устойчивость и выносливость. Т.е. это тот самый момент, когда снега на крыше так много, что стропильная система не выдерживает его и ломается, или конструкция крыши такова, что сильный ветер способен в итоге ее сорвать. Причем здесь учитывать нужно одновременно данные как статических, так и динамических нагрузок:
- когда снег, утепление и кровельное покрытие давят на крышу, это – статическая нагрузка;
- ветер и другие воздействия, которые вызывают раскрытие узлов крыши или прогиб стропил – это динамические нагрузки.
Если крыша не справится со всем этим по отдельности или в совокупности, то это приведет к негативным последствиям. Кроме того, опасно само по себе, когда у стропил возникают трещины, прогибы и другие поначалу не заметные проблемы, которые плохо сказываются на несущих способностях конструкции. Очень важно не допустить всего этого.
Для того, чтобы дотошно рассчитать давление на крышу, у нас есть отдельная статья. Вам нужно будет просто посмотреть по карте вашей местности среднестатистические ветровые и снеговые нагрузки, по ним определить минимальную толщину сечения стропил и их минимальный шаг расположения вдоль ската:
У вас есть два пути работы со всеми этими данными:
- Способ №1 . Рассчитать все до миллиметра при помощи специальных формул, онлайн-калькулятора или ума нанятого специалиста по крышам.
- Способ №2 . Ориентироваться на традиции строительства в конкретном регионе и сделать самые простые подсчеты с запасом.
Дело в том, что неспроста в каждой стране дома между собой похожи. Например, в самых снежных регионах России издавна строят высокие острые крыши, а в особо ветренных – больше пологие. Если стандартная высота снежного покрова в вашей местности выше средней по стране, тогда либо вам лучше построить крышу с крутыми скатами, либо делать стропила в два раза толще и прочнее, чтобы они смогли выдержать всю необходимую нагрузку. Поэтому, если вы хотите приобрести доски для стропил со стандартными значениями, организуйте такой же угол наклона крыши, как у соседей – вот и вся хитрость.
Итак, если вы знаете, какая примерно будет действовать нагрузка на крышу в процессе ее службы, то узнаете и ту, что будет воздействовать на каждое отдельное стропило. Как? Просто делите нагрузку на их количество, и здесь важно знать, справятся ли сами стропила с возложенной на них ответственностью. А это, в свою очередь, тоже можно выяснить.
Как рассчитать прочность на изгиб и растяжение?
Абсолютно на каждое стропило воздействуют самые разные физические силы. И чем больше стропил на каждом промежутке – тем легче каждому из них по отдельности, и наоборот. Но ведь сплошные ряды ставить смысла нет, а поэтому рациональнее все рассчитать и подстраховаться.
Напряженные состояния у стропил из разной древесины
Как именно сработает во время эксплуатации стропило на изгиб и растяжение, зависит не только от его толщины, но и из какого материала оно изготовлено. А именно – из какого сорта, породы и влажности древесины. Разобраться в этом вам помогут такие таблицы данных:
Вот некоторые особенности подходящих для стропил пород дерева:
- Лиственные породы деревьев обладают меньшей гибкостью, по сравнению с сосновыми, и их свойства во всех направлениях отличаются. Поэтому доски из этой древесины реже используются конкретно для стропил. С другой стороны, у лиственницы настолько хорошие характеристики, что ее можно сравнить с дубом по долговечности.
- Сосна относительно недорогая, но обладает большим количеством сучков. С другой стороны, смолистое дерево всегда обеспечит высокую стойкость загниванию, а сосновый брус отлично подходит для обустройства стропильной системы благодаря своей легкости и прочности.
- Ель же идеально подходит для балок перекрытий и стропил. Причем сухая ель такая же прочная, как и сосна. Такая древесина отлично подойдет для тех участков, на которые идет вся нагрузка.
- Древесина из дуба более прочна и долговечна, и потому дороже, ведь для того, чтобы ее можно было использовать в строительство, его возраст должен быть около 120 лет! Тогда как у сосны – всего 30.
- Все остальные породы древесины использовать для изготовления стропил следует осторожно, внимательно изучая их свойства.
Итак, подведем итог: главное свойство древесины как материала – это прочность на прогиб. Но, если такого не достаточно, доски просто наращивают по длине. Кроме того, согласно СНиПам “Нагрузки и воздействия”, нагрузка на все стропила бывает неравномерной, стропило слева может быть нагружена куда более, чем стропило справа, а поэтому всегда нужно перестраховываться и брать такие значения с запасом.
Выбор длины и сечения стропильных элементов
Все стропильные ноги изготавливаются одинаковой толщины и длины, в зависимости от шага стропил и нагрузки, которая на них будет действовать:
В разных формах крыши стропильные фермы крепятся по-своему, и наиболее популярны сегодня две основные конструкции: с висячими и наклонными стропилами.
- Наслонные стропила жестко связаны между собой, лежат в одной плоскости и имеют всего две точки опоры – это наружные стены. И стропила при этом опираются на мауэрлат или же верхний венец сруба.
- Висячие фермы , напротив, состоят из стропильных ног, которые работают на сжатие и изгиб, и под тяжестью конструкции происходит их распирание, которое передается на стену. Чтобы компенсировать эти силы, стропильные ноги необходимо стянуть затяжками – это горизонтальные балки, которые нужно будет закрепить в основании стропил или выше. Их тоже важно правильно рассчитать.
И длина стропил обоих вариантов стропильной системы зависит напрямую от угла наклона крыши:
И даже больше: зная высоту будущей крыши и ширину торца дома, вы сразу определите длину стропил, при помощи самых обычных формул из курса школьной геометрии.
Комбинирование древесины и металла
Если вам приходится делать стропильные элементы более тонкими, чем необходимо, тогда их нужно укреплять подкосами, ригелями и стойками. Но, порой придать жесткости всей стропильной системе необходимо ввиду проекта самой постройки. Например, пролеты будут большими, или дом находится в местности с неблагополучными климатическими условиями. Для этой цели применяется комбинированная стропильная система из дерева и металла, где металл на берет на себя самые ответственные участки.
В таком случае естественная деформация древесины досок для стропил уже не сыграет свою негативную роль, и можно спокойно относится к выбору параметров. Металлические элементы в такой системе устанавливаются как самостоятельные стропила, так и в качестве элементов усиления стропильных ног. В итоге металлические вставки значительно увеличивает жесткость всей стропильной системы, хотя и усложняют при этом ее эксплуатацию.
Все дело в том, что конденсат любит оседать как раз на металле, и при контакте с деревянными частями вызывает их постепенное гниение. Вот почему в комбинированной системе доски для стропил предварительно обязательно обрабатывается влагозащитными средствами, и даже при необходимости применяется пленочная изоляция контакта дерева и металла. Кроме того, под такой крышей необходима грамотная вентиляция подкровельного пространства и постоянный контроль состояния деревянных стропил.
Конечно, чем проще стропильная система крыши, тем более ясны и понятны требования к параметрам всех ее элементов, тогда как со сложной крышей не всегда чувствует себя уверенно даже опытный специалист. Но главная задача и у новичка в этом деле, и у профессионала – добиться итогового качества всей конструкции!
Что такое стропила?
Стропила
— это основные доски нашей крыши, на которые опирается кровельное покрытие. Вот так обычно они выглядят в каркасном доме:
Что нужно знать о ?
Угол наклона стропил.
Обычно его выбирают на свой вкус и цвет, например, кому-то нравится острая крыша, кому-то пологая.
Пример пологой крыши:
Пример острой крыши:
Я решил сделать себе что-то среднее и выбрал угол наклона стропил 26 градусов
. Как вот на этом фото каркасного гаража:
Сечение стропил.
Доска для стропил — также важный момент. Обычно для стропил
используется доска 150×50
или 200×50
. Необходимое сечение для стропил можно рассчитать. Если очень понятное видео о том, как это сделать:
Пример подсчета по формулам из видео выше на мой дом
:
Снеговая нагрузка= 240кг/м2. Т.к. угол крыши 26 градусов, то коэффициент МЮ остается =1. 240×1=240.
Ветровая нагрузка 32кг/м2. Умножаю ее на 0,65, так как рядом с домом есть много препятствий 32*0,65=25,6 кг/м2.
Вес битумной черепицы 10 кг/м2.
Вес ОСБ-3 8 кг/м2
Вес дюймовки 20кг/м2
Итого
. Общая нагрузка на 1м2 = 240+25,6+10+8+20=305 кг
Площади моей крыши 110м2. Итого нагрузка на всю крышу 110×305=33,5 тонны.
Ищем нагрузку на п.м. стропильной ноги =305*0,8 (шаг стропил) = 244 кг/м.
Считаем сечение стропил.
Сечение стропил >= 8,6 * 3 (участок в стропиле до раскосов) * Квадратный корень из (305/ 0,05*130) >= 176,73 мм.
Значит сечение моего стропила при толщине 50мм должно быть больше 176 мм, поэтому я и выбрал доску 50×200
.
Шаг стропил.
Теперь, когда вы определились с сечением стропил и их углом наклона, вам нужен специалист, который спроектирует правильную стропильную систему и выберет, с каким шагом будут идти лаги, а также как они буду крепиться к другим элементам каркасной крыши. Стандартный шаг стропил 600 мм , но бывает и 400 мм, и 800 мм, и 1 метр. Стропила — сложный элемент, но их расчет часто шаблонен и их можно сделать даже по нормативным документам. Готовые решения на типичные пролеты перекрытия в большом количестве присутствуют на forumhouse.ru .
Узлы крепления стропил в картинках.
Теперь вы знаете, что такое стропила, как рассчитывать сечение стропил, как подобрать доски для стропил и многое другое. Если у вас возникли вопросы по стропилам или по любым другим вопросам о строительстве каркасного дома, вы можете заказать по строительству каркасного дома.
Я также не стал в этой статье упоминать о стропильных системах и их видах. Это тема для отдельного подробного разбора.
Стропильная конструкция является основополагающим элементом скатной крыши. Неправильно высчитанное расстояние между стропилами, неверный учет нагрузки на возведенную систему балок, их неправильная установка, скорее всего, приведут к деформации и обрушению. Устойчивость стропильной системы зависит:
- от прочности внизу, к коньку в верхней части;
- обоснованности чертежа опоры для стропил с учетом длины пролета;
- качества древесины;
- шага стропил.
- тип кровельного материала (металлочерепица, шифер, прочее);
- расстояние (пролет) между рядом стоящими опорами;
- угол, под которым крепятся ноги стропила.
Очевидно, что главным условием надежности конструкции крыши является грамотно высчитанное расстояние между стропилами. Как определить эту величину для односкатной, двускатной, вальмовой крыши, разобраться можно.
На чем основываются расчеты длины пролетов
Грамотный расчет конструкции, при которой шаг всех стропильных ног высчитывается по одинаковому принципу для любого типа крыши, базируется на таких показателях:
- вес стропил;
- вес утеплителя;
- вес кровли;
- вес обрешетки;
- снега;
- ветра;
веса человека или людей, которые будут впоследствии заниматься ремонтом, обслуживанием самой крыши и объектов на ней находящихся.
Снег и ветер – величины для каждого региона разные, искать эти показатели нужно в справочной информации конкретной местности, региона.
Как рассчитать стропильные промежутки
Точное расстояние между стропильными ногами вычисляют с применением сложных математических формул, сопромата, однако многие умельцы справляются с этой задачей по-своему. После того как проведен расчет максимальной нагрузки, следует произвести такие действия:
- измерить длину крыши;
- полученный результат поделить на пролет каркаса крыши или приблизительный шаг для установки стропил, (шаг стропил это расстояние от одной до другой ноги стропильной системы, обычно в расчет принимается стандартная величина, приблизительно выбранная);
- добавить к полученному результату единицу, округлить полученное значение;
После этого длину кровельного ската следует поделить на полученное значение (число стропильных ферм) – получится искомый шаг стропил.
Пример расчета. Скат имеет в длину 27м, выбранный шаг составляет 0,8м.
27:0,8=33,75
33,75+1= 34,75
округляем = 35, Цифра 35 означает, что нужно ставить 35 стропил.
Определяем расстояние между стропилами: 27: 35= 0,8. То есть нога устанавливается одна от другой на расстоянии 80 см.
Общепринятым стандартом является значение равное 1 метру, также оптимальным может быть шаг в восемьдесят, семьдесят, девяносто см. Очевидно, что порядок расчета нельзя назвать точным, потому, что не учтен тип кровельного материала.
Интервалы, между стропилами используемые под разные типы кровельных материалов
Осуществляя расчет шага ноги стропил необходимо учитывать характеристики и размеры кровельного материала. Наиболее популярными можно считать такие виды кровли:
- профнастил;
- керамическая черепица;
- металлочерепица;
- ондулин;
- шифер.
Данные виды кровли используют для монтажа крыш жилых домов, бань, хозяйственных построек. Для каждого типа кровли и формы крыши, односкатной, двухскатной или иной используется определенный промежуток между стропилами.
Профнастил
Профнастил современный долговечный материал, изготовленный из оцинкованного листа, сформированного в определенный профиль. Материал легкий, прочный. При его использовании расчет расстояния между рядом стоящими стропилами составляет 60-90 сантиметров. Большее расстояние возможно, только если есть скрепляющая стропила доска большого сечения. Обрешетка для профнастила делается из доски тридцатки, монтируется через 50 см друг от друга, если угол крыши 15°, профлист укладывают на обрешетку, устланную без промежутков.
Шаг стропил под профнастил не зависит от его марки. Так, С44 самый тяжелый материал крепят на обрешетку с пролетом 30 см, но шаг стропил при этом не меняется.
Керамочерепица
Расчет шага стропильных балок под керамочерепицу, материала большого веса, дорогостоящего, несколько отличается от прочих. Для материала вес, которого велик, используют только просушенные прочные балки сечением 50х150, 60х180 см. Оптимальные, принятые за стандарты расстояния между стропилами составляют от 80 до 120 см. Выбор интервала зависит от уклона и типа крыши. Расчет необходимо производить с учетом длины стропильной балки. Для самого длинного стропила требуется минимальный шаг и наоборот малая длина стропила позволяет использовать шаг максимальной ширины.
Металлочерепица
Металлочерепицу можно смело назвать лидером среди всех кровельных материалов. Ее используют для сложных, вальмовых, щипцовых, шатровых, односкатных крыш. Монтаж ее намного проще керамической черепицы. Металочерепицу можно положить на старую крышу, заменить керамочерепицу, шифер, используя при этом старый шаг. Металлочерепица вести меньше в 10 раз, поэтому используют балки меньшего сечения 50х150, шаг между стропилами составляет от 60-90 см, стандартные величины. Особенно удобно утеплять такую крышу, включив в расчет ширину рулонного или листового утеплителя.
Ондулин
Этот вид мягкой кровли становится все более популярным, легкий, удобный в монтаже, прочный и долговечный. Листы ондулина крепятся в нахлесток на обрешетку 40х50 из досок хвойных пород деревьев (шаг 60 см).
Шаг стропильных ног при этом от 60 до 90 см. Балки нужны сечением 50х150 или 50х200.
Шифер
Шифер широко используется для покрытия хозяйственных построек, бань, домов, гаражей. Поэтому, какое должно быть расстояние между стропилами при использовании этого кровельного материала знают многие. Использование именно этого материала создало систему шага стропил 60-80, обрешетки 50х50. Обрешетку делают из брусков 50х50 или тридцатой доски в зависимости от ската. Для пологой односкатной крыши используется шаг обрешетки 45 см, для двускатной – 65 см.
Как различаются шаги стропил двускатной и односкатной крыш
Каждый тип крыши имеет свою прочность. От того какой запас прочности следует закладывать при монтаже того или иного типа крыши зависит шаг стропильных балок.
Односкатные конструкции крыш, которые характерны для простых построек хозяйственного назначения, делают из брусьев, укрепленных на стены. Расстояние между стропилами крыши напрямую зависит от их длины. Важно также учитывать сечение используемого бруса исходя из того, что чем длиннее промежуток, тем больше нагрузка.
Двускатная система, к которой относятся щипцовая, шатровая, вальмовая и прочие конструкции всегда монтируют с теплоизоляцией. Стандартный шаг для подобных крыш равен 1- 1,2 метра. В каждом конкретном случае расчет выполняется с учетом, как уже говорилось веса кровельного материала и прочего, за основу берется СНиП 2.01.85, в котором рассматриваются все виды нагрузок и воздействий. Шаг вычисляется по обычной схеме, приведенной выше. Обязательно учитывается угол наклона. Угол в 45° позволяет использование всех видов кровли. При одинаковых скосах крыши вычисляют шаг одной стороны.
Придерживайтесь следующих советов:
- Если принято решение о самостоятельном обустройстве кровли проверьте правильность своих расчетов у специалистов или на худой конец воспользуйтесь услугами онлайн калькуляторов строительных компаний.
- Определяя шаг стропил, помните о теплоизоляции, любой рулонный или листовой утеплитель со временем сжимается. Помните о вентиляционных отверстиях, гидроизоляции.
- Если наклон крыши 45° и более, вес человека из суммы максимальной нагрузки вычитается, что позволяет использовать меньше стропил (на 20%).
- Определитесь, какой тип: наслонные или потребуются для выбранной геометрии крыши.
- Не торопитесь с выбором бруса, он должен быть сухим (остаточная влажность не более 20%), изготовленным из хвойных пород дерева.
