Вычисление сечения элементов стропильной системы
Если предстоит построить крышу своими руками, необходимо выполнить
Так же, следует обратить внимание на характеристики материала, из которого изготавливаются стропильные ноги
Нормативные документы регламентируют несущую способность, какую имеет древесина различных пород. Если рассматривается сечение стропил из бруса или досок, ослабленных вырубками и/или отверстиями под болтовые соединения, несущая способность древесины рассчитывается с коэффициентом 0,8 от нормативного значения.
Также необходимо обратить внимание на сорт древесины для изготовления – дефекты снижают ее устойчивость к нагрузкам. Сечение стропил подбирается с учетом стандартных размеров пиломатериала
варианты схем крыш с наслонными и висячими стропилами
Рассчитав систему и определив размеры стропильных ног и ригелей, требуется вычислить общий вес этих элементов и добавить полученное значение к расчетным нагрузкам:
- полный объем пиломатериалов, необходимых для каркаса крыши, умножается на объемный вес древесины;
- полученное значение (собственный вес стропил, кг/м2) прибавляется к расчетной нагрузке;
- расчетная схема конструкции пересчитывается с использованием полученного выше результата.
Особенности конструкции
Традиционный для Руси вариант – двускатная крыша. Скатами называют плоские части кровли, имеющие постоянный уклон к уровню горизонта. Угол наклона необходимо точно рассчитать, он может варьироваться от 10-15 до 60-80 градусов. Несоблюдение заданных параметров приводит к негативным последствиям:
- С увеличением угла наклона в большую сторону изменяется длина стропил и, соответственно, высота крыши. Это, в свою очередь, ведет к росту нагрузки на каркас дома и крепления. К тому же из-за высокой парусности острая кровля сильно подвержена воздействию ветра. В регионах, где преобладают мощные ветровые порывы, такая конструкция может обрушиться и нанести вред здоровью людей.
- Устройство кровли с уклоном менее 10 градусов также не рекомендуется: крыша не выдержит давления снега, скапливающегося на ее поверхности. В местах с обильными осадками оптимальный угол ската составляет 45-60 градусов.
Таким образом, правильный уклон обеспечит двускатной крыше долговечность и безопасность. Основанием для расчета этого показателя служат соответствующие таблицы ветровой и снеговой нагрузки для того или иного региона.
При этом стропильные фермы для мансардной конструкции более сложные и массивные, требуют тщательного расчета и крепления.
Основные элементы конструкции
Подготовка и расчёты
Важно понимать, что крыша дома — это сложный и важный конструктивный элемент. Для его возведения необходимо чётко просчитать количество материала, а также учитывать будущие нагрузки
Предлагаем вам ознакомиться (в таблице) со средними вариантами стройматериалов для возведения двускатной крыши.
В обязательном порядке рассчитайте точный объём материала, исходя из размеров крыши вашего дома. Можно приобретать материал с небольшим запасом, с учётом возможных ошибок и брака. Рекомендуется составить чертёж будущей конструкции. Для этого, кстати, можно воспользоваться современными компьютерными программами, которые помогут подсчитать количество необходимого материала. После расчётов переходим к непосредственному выполнению работ.
Монтаж стропильной системы (пошагово)
Монтажу (сборке) стропильной системы предшествует тщательный подбор материала. Для стропил, конькового бруса, стоек, я выбираю предварительно высушенную древесину. Использовать материал естественной влажности можно только на обрешетке. В качестве крепежных элементов я использую гвозди и скобы, а также металлические уголки и пластины. Саморез можно применить в конструкциях обрешетки. Стропильная система каркасного дома двухскатной крыши может быть собрана самостоятельно, но в случае четкого следования инструкциям.
1. Разбивка. Монтаж стропильной части, как правило, я провожу после окончания монтажа верхнего перекрытия. После этих работ начинаю разметку под установку мауэрлата и конькового бруса.
2. Мауэрлат. Монтаж мауэрлата провожу при помощи анкеров к верхней обвязке стены. Материалом для мауэрлата служит брус с размерами 150*100 мм.
3. Стойки конькового бруса. В качестве стоек конькового бруса использую брусы сечением 100*100 мм. Согласно сделанной разбивки монтирую первый брус на мауэрлат фронтонной стены, закрепляя перфорированным уголком. Вторым по очереди креплю последний брус на противоположной стороне. Между брусами натягиваю шнур, по которому буду ставить остальные стойки. Шаг стоек варьируется от 2 до 3 м.
4. Конёк. Сверху стоек устанавливаю коньковый брус, который также имеет сечение 100*100 мм. Крепить стойки и брус между собой можно перфорированными пластинами и уголками.
5. Стропила. После монтажа конькового бруса можно приступить к установке стропильных ног. Перед установкой выполняю разметку мест крепления стропил. Разметку наношу как на мауэрлат, так и на коньковый брус. Шаг стропил беру 600 мм между центрами бруса стропильных ног.
Первоначально провожу замер длины стропильной ноги от центра конькового бруса до балки обвязки. Длину после бруса обвязки продлеваю на 50 см, чтобы можно было организовать свес. В месте пересечения стропильной ноги и мауэрлата делаю в стропилах запил. Таким образом обеспечивая посадочное место стропильной ноги. Крепление стропил к обвязке провожу гвоздями накосую с двух сторон. Дополнительно выполняю крепление с помощью перфорированного уголка
Важно понимать, что именно этот узел несет большую нагрузку при порывах ветра
Стыковка стропил на коньковом брусе проводится сверху конька. С помощью перфорированных или зубчатых пластин.
6. Ригель. Ригели для усиления стропильных ног креплю ниже уровня конькового бруса с тем расчетом, чтобы можно было сформировать черновой каркас потолка мансарды.
7. Дополнительные стойки. Усиление стропильных ног необходимо проводить в нижней части, где увеличивается нагрузка от снега. На расстоянии 1,5 м от обвязки под каждую стропилу устанавливаю стойки. Впоследствии они впишутся как стеновой каркас двускатной крыши с мансардой. К стропилам стойки закрепляю «ляпухами», которые нарезаются из остатков досок каркаса. Крепление провожу гвоздями. В нижней части стойки опираются на прогон, который я монтирую на балках верхнего перекрытия.
С висячими стропилами
Как избежать дополнительных расчётов?
Создавать проект дома поручите профессионалу. Он подскажет какого диаметра в сечении нужны балки, длину планок и прочих деталей. Ведь специалист знает, что крышу удерживает стропильная система. На неё идёт самая большая нагрузка и нужны верные расчёты, качественные стройматериалы.
Советов у таких домостроев, как вы сам, лучше не спрашивать. Да, они построили свой дом, но насколько он крепкий? Не известно.
Возьмите на встречу с прорабом блокнот с ручкой и сразу запишите его советы. Так, вы точно ничего не забудете, не перепутаете. Построите так, как он, со знанием дела, рекомендует.
Диагональные стропила
Обустройство стропильной системы вальмовой крыши своими руками требует монтажа различных видов стропил, таких, как:
- накосные (диагональные балки, формирующие треугольный скат);
- центральные вальмовые;
- боковые;
- укороченные (нарожники).
Боковые стропильные ноги изготавливают из доски и устанавливают аналогично элементам обычной скатной кровли с висячей или наслонной конструкцией. Центральные вальмовые стропила представляют собой наслонные элементы. Чтобы сделать нарожники, применяются бруски или доски, которые крепятся к диагональным балкам и мауэрлату.
схема стропильной системы вальмовой крыши
Как сделать стропила для вальмовой крыши? Чтобы правильно смонтировать данный вид кровельной конструкции, требуется точно рассчитать сечение и угол наклона накосных балок. Размеры элементов зависят от длины перекрываемого пролета.
Конструкция стропильной системы двухскатной крыши ‒ Основные элементы кровли
Конструкция стропильной системы двухскатной крыши, состоит из множества элементов. Монтаж следует начать только, после подробного изучения каждого из них, а также, правильного определения, оптимального их сечения. Поэтому, далее, мы подробно разберем каждый элемент, кровельного сооружения…
Стропильная система двухскатной крыши ‒ Мауэрлат
Во время монтажа элементов, под металлочерепицу или другого покрытия, рекомендуется использовать брусы, с сечением 150 на 150 или 200 на 200 мм. Именно такие размеры, позволяют более качественно распределить нагрузку. Далее, требуется определиться с способом закрепления конструкции. Он зависит от стройматериала стен здания. Существует несколько, оптимальных вариантов фиксации:
Схема крепления мауэрлата к стене
- Каркасные, брусовые или бревенчатые стены, как правило, не требуют установки мауэрлата. Например, в каркасном здание, опорой для стропильных ног, служит верхняя обвязка стен. А вот у дома из бруса или бревна, мауэрлатом является, верхний венец. И в первом, и во втором случае, главное, выполнить грамотно и надежно, закрепление элементов к стенам.
- При сооружение кровли на зданиях из легких бетонов, нужно дополнительное обустройство. К легким бетонам, относят следующие стройматериалы: пенобетон, шлакобетон, керамзитобетон и т.п. Подобные стены быстро разрушаются, если опереть на них крышу, не равномерно. Для равномерного распределения нагрузки, требуется, по обрезу стен, провести заливку монолитного железобетонного пояса. Во время обустройства пояса, закладывается специальная проволока, шпильки или болты, на которые, далее, надежно крепят мауэрлат.
- Для кирпичных коробок, железобетонный пояс, можно не делать. Для этих целей, чтобы соединить с обвязочным брусом, в кладку заводят проволоку. С ее помощью, далее, оборачивают мауэрлат вокруг и закручивают. Второй вариант – в кладку, за один ряд до обреза стен, с внешней стороны, заводят, пропитанные антисептиком, деревянные брусы. Далее, мауэрлат и брусья, скрепляют, с помощью скоб. Возможно также, использование шпилек и болтов, но для закрепления их, уже потребуется заливка монолитного пояса.
Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стропила
После надежной фиксации мауэрлата, устанавливаются стропильные ноги. Оптимальное сечение стропильных ног, определяется, в зависимости от шага несущих балок, их пролета, снеговой нагрузки и будущего настила крыши. При монтаже каркаса, под металлочерепицу, при шаге, к примеру, в 600 мм, рекомендуется, в зависимости от пролета, соблюдать следующие параметры:
- 3 м – 40 на 150 мм;
- 4 м – 50 на 150 мм;
- 5 м – 50 на 175 мм;
- 6 м – 50 на 200 мм.
Таблица средних значений стропильных ног
Представленные параметры, имеют средние значения. Чтобы иметь более точные расчеты, лучше обратится к специалисту или дополнительно, прочитать и изучить, специальную литературу.
Выполнить качественно, фиксацию стропильных ног к мауэрлату, в основном, можно двумя способами:
- С зарубкой;
- без нее.
Крепление стропильных ног к мауэрлату с зарубкой и без
В первом варианте, выполняется запил на обвязочном брусе, а во втором, к стропиле прибивают специальную дощечку, которая становится упорным приспособлением. Далее, закрепление, для всех способов, выполняют одинаково. При помощи металлических уголков, наклонную балку, чтобы она не смещалась относительно проектного положения вдоль мауэрлата, надежно фиксируют. Или-же, дополнительно вбивают под углом, обычные гвозди.
Схема крепления стропил при помощи проволоки и на скобы
Помимо этого, требуется качественно, скрепить стропило со стеной. Правильное выполнение действий, предусмотрено в нормативных документах. В основном, производить скрепление, можно двумя способами:
- На скобы (для деревянных построек);
- При помощи скрутки из проволоки (для каменных стен дома).
Выполнять закрепление, по строительным нормативам, следует через одну ногу. Такой подход, позволит более надежно закрепить крышу к коробке, капитального строения. Если провести монтажные работы правильно, на должном высоком уровне, то можно не переживать за ее техническое состояние, даже в самый сильный ветродув.
Стропильная система двухскатной крыши ‒ Стойки, стяжки, подкосы
Элементы стропильной системы двухскатной крыши, как стойки, стяжки и подкосы, в основном, делают из досок. Оптимальные параметры толщины, как правило, от 32 до 50 мм. Исключением, могут являться – стойки. Здесь уже, допускаются доски и большей толщины: от 50 до 100 мм. Как показывает практика, лучше всего, крепление производить на шпильки или с применением опорных брусков. Оптимальный вариант, в основном, зависит от конструкционных особенностей, кровельного сооружения.
Как проводится расчет стропильной системы
Чтобы правильно определить параметры элементов, входящих в состав стропильной конструкции двухскатной крыши, необходимо понять, каким нагрузкам придется противостоять. Обычно выделяют три вида факторов, требующих обязательного учета – это постоянное, переменное и особое воздействие на стропильную систему.
Определение постоянных нагрузок
Речь идет о нагрузках, оказывающих постоянное воздействие на кровельный каркас – это вес кровли, гидроизоляционного материала, обрешетки, утеплителя, пароизоляции и прочих элементов системы. Для всех этих факторов характерно постоянство и непрерывность воздействия благодаря их фиксированному весу. Точное определение длины стропилин подразумевает проведение расчета массы кровельного пирога. Для получения конечного результата необходимо по очереди вычислить, сколько весит 1 м2 каждого слоя.
Для примера можно взять определение массы кровли, где в качестве финишного покрытия используется ондулин. Каждое из значений можно взять приблизительно, так как требований по ювелирной точности в данном случае нет. В состав кровельного пирога входит ондулин, гидроизоляция (чаще всего речь идет о полимерно-битумных составах), утеплитель (в этом случае – базальтовая вата) и обрешетка, сделанная из досок толщиной 25 мм.
Вес отдельно 1 м2 каждого слоя:
- кровельный материал – 3,5 кг;
- гидроизоляция – 5 кг;
- утеплитель – 10 кг;
- обрешетка – 14 кг.
Суммировав все эти показатели, получают общее значение: 3.5 + 5 + 10 + 14 = 32,5. Для того чтобы гарантировать прочность конструкции, к полученной сумме рекомендуется добавить 10%. Согласно рекомендациям профессиональных мастеров, при выборе материалов для кровельного пирога желательно не превышать уровень общей нагрузки в 50 кг/м2.
Расчет переменных нагрузок
Под переменными понимается сезонный тип нагрузок на крышу. Яркий пример – выпадение снега зимой, когда скапливающиеся на кровельной поверхности массы создают на нее дополнительную нагрузку. Для ее расчета существуют специальные карты с указанием средней массы выпадения снега для каждого региона страны. Весной, после повышения температуры, наблюдается снижение давления. К числу переменных относят и ветровую нагрузку, так как для этого погодного явления также характерна нестабильность воздействия. Для ее определения используется специальная формула с поправочными коэффициентами каждого из регионов.
Угол наклона
Расчет подходящего угла наклона двухскатной крыши во многом зависит от того, какой кровельный материал используется: у каждого из них имеются свои эксплуатационные характеристики. При использовании мягкого покрытия наклон скатов должен находиться в пределах 5-20 градусов. Более жесткое покрытие из шифера, металлочерепицы или профнастила желательно укладывать под углом 20-45 градусов.
Еще один важный фактор при определении степени крутизны скатов – климатические особенности региона. К примеру, если в местности, где постоянно дует сильный ветер соорудить кровлю большой высоты, в случае урагана ее может попросту сорвать. А вот если речь идет об обильных дождях и снегопадах, то чем круче скаты, тем быстрее с них будет сходить влага. Наиболее удобным во всех отношениях считается классический угол 45 градусов.
Шаг и длина стропилин
Стропильные ноги на двускатных крышах обычно размещаются на расстоянии 60-100 см друг от друга. На это влияют характеристики кровельного материала и общая масса конструкции крыши. Далее для определения количества стропилин производят деление размера ската на промежуток между стропильными парами, добавляя к полученному результату единицу. Для расчета длины стропил для крыши существуют специальные онлайн-калькуляторы. Также это можно сделать вручную, применив теорему Пифагора: искомый элемент в таком случае выступает гипотенузой прямоугольного треугольника. Ее длина определяется соотношением между катетом и косинусом противоположного угла.
Сечение стропил
Для возможности адекватного расчета этого параметра и определялась совокупная нагрузка на стропильную конструкцию. По мере ее возрастания сечение стропилин приходится брать больше. Толщина бруса в какой-то мере зависит от шага и длины стропильной ноги. Специально для этого разработаны таблицы, дающие возможность провести быстрый расчет сечения, ориентируясь на длину и шаг монтажа. В учет необходимо взять материал изготовления (разные породы дерева имеют разную прочность) и тип используемых элементов (уровень сопротивления нагрузкам у бревна, бруса и клееного бруса различается).
Тонкости крепления ног
Стропильные ноги крепятся в верхней и нижней части системы, существуют разные способы фиксации.
Нижняя часть
Стропильная нога фиксируется к мауэрлату или непосредственно к перекрытиям.
К мауэрлату можно закреплять стропила двумя способами:
- жестким – для наслонного типа, стропильная нога жестко закрепляется за счет врубки или доборного бруска, и крепежа;
- скользящим – крепежные элементы «салазки» или уголки с овальными отверстиями для крепежа, позволяют стропильной ноге слегка двигаться.
В качестве крепежа используют различные гвозди, шпильки с накладками из металла, а также скобы с гвоздями, гвоздевые стальные полосы с рядами зубьев. Актуальны кронштейны, саморезы, болты.
Верхняя часть
В коньковой части стропила тоже можно закреплять двумя разными способами:
- встык – спиливается под требуемым углом верхушка стропила и две противоположные ноги упираются стыками в точках спила, возможно, соединение крепежом (например, гвоздями 15 см) под углом;
- внахлест – крепеж между боковыми плоскостями шпильками;
- к коньку – крепеж делают непосредственно на коньковом брусе, стропила друг на друга не опираются.
Крепежные элементы должны соответствовать толщине скрепляемых модулей, иметь противокоррозийное покрытие.
Как обойтись без сложных расчетов?
Чтобы не погружаться в сложные инженерные расчеты, при которых можно допустить ошибку некомпетентному человеку, можно обратиться с профессионалами или специальному строительному калькулятору в интернете, который даст квалифицированный расчет, согласно занесенным параметрам дома.
Применение таблиц технической литературы ГОСТ также дадут ответ на требуемые вопросы.
Мауэрлат узлы крепления стропильных ног
Особенности двухскатной крыши
Выбор угла наклона напрямую зависит от климатических условий. В случае если дом с двухскатной крышей строиться в зоне с повышенным уровнем снежных осадков, стропильная система должна делаться с большим углом наклона. При этом нет разницы, какой кровельный материал в данном случае используется профнастил или натуральная черепица.
Наиболее оптимальный угол наклона двухскатной крыши 45 — 60 градусов
Чаще всего устройство двухскатной крыши делается с углом наклона от 45 до 60 градусов. На такой поверхности снежный покров не задерживается. Кроме снежной нагрузки стоит также учитывать и ветровые нагрузки. Самым практичным вариантом является устройство стропильной конструкции, которая напоминает равнобедренный треугольник.
Если в качестве кровельного материала используется профнастил или другой металлический материал шаг между стропилами можно делать до 120 см. Если вес кровельного материала значительно больше шаг рекомендуется уменьшить до 60 см. После проведения всех расчетов необходимо перепроверить все показатели, чтобы убедится в точности полученных результатов.
Несмотря на разнообразные виды кровельных материалов, особой популярностью пользуется профнастил. Он представлен в широкой цветовой гамме и с разным размером волны. В каждом индивидуальном случае можно выбрать самый подходящий вариант.
Какие элементы используются для увеличения устойчивости и несущей способности стропилин
В результате правильного выбора стропильной системы и методов фиксации ее элементов конструкция должна быть устойчивой, компенсировать естественные колебания линейных параметров и выдерживать различные нагрузки, возникающие вовремя эксплуатации. Для выполнения условий во время фиксации стропилин могут применяться дополнительные элементы фиксации.
Прогоны
Чаще всего монтируются в коньковой части системы, на них упираются верхние концы стропильных ног. Для повышения устойчивости могут предусматриваться запилы. Верхнее соединение жесткое или плавающее на болтах. На больших по размерам крышах прогоны могут устанавливаться посредине стропильных ног или в иных местах с критически нагрузками.
Мастер-класс: строительство двускатной крыши
Вертикальные стойки
Устанавливаются для усиления стропилин, за счет применения стоек можно изготавливать элементы из более тонких пиломатериалов. Вертикальные стойки верхним концом упираются от стропила, а нижним о лежень или потолочные балки перекрытия.
Стойка на схеме
Угловые опоры
Удерживают усилия на изгиб и расширение, универсального использования. Угловые упоры можно ставить в любых местах стропильной ноги, вызывающих опасения по прочности. За счет таких упоров существенно увеличивается сопротивляемость стропилин изгибающим и отрывающим усилиям.
Подкосы стропил или стропила с подкосами
Затяжки (ригели)
Назначение – удерживать стропильные ноги от расползания, используются на висячих стропильных системах. Чаще всего размещаются в верхней части фермы, для изготовления можно использовать доски толщиной примерно 20–25 мм. Дело в том, что они работают на растяжение, пиломатериалы хорошо держат такие усилия. Доски плохо работают на сжатие, быстро прогибаются и теряют первоначальные показатели прочности.
Ригель – это затяжка, установленная под самым коньком конструкции
Накладки
Используются в верхней коньковой части стропилин, за счет применения затяжек увеличивается прочность соединения узла. Затяжки могут изготавливаться из дерева, фанеры, плит ОСП или металла.
Накладки стропил на схеме
Накладки стропил на фото
Бобышки (упоры)
Имеют много специфических наименований. Представляют собой обыкновенные отрезки досок длиной 30–40 см и толщиной 40–50 мм, фиксируются в нижней части стропилин. Упираются о мауэрлат и не допускают скольжения конструкции. Применение бобышек позволяет выполнять жесткое соединение элементов без запиливания стропилин. О проблемах, возникающих в связи с запиливанием, мы в этой статье рассказывали выше.
Варианты крепления стропильных ног к мауэрлату. На третьей схеме показана фиксация с помощью деревянного коротыша или бобышки
Правильный расчет шага стропил под металлочерепицу
Важно определить шаг стропил под металлочерепицу, расчет этого параметра довольно сложен. Именно от этого параметра зависит прочность кровли. Этому следует уделить особое внимания потому, что от прочности крепления металлочерепицы к стропилам определяется долговечность всей крыши и, соответственно, здания
Этому следует уделить особое внимания потому, что от прочности крепления металлочерепицы к стропилам определяется долговечность всей крыши и, соответственно, здания.
Устройство стропильной системы.
Люди отдают предпочтение металлочерепице, поскольку она является долговечным, практичным и надежным материалом для кровли.
Но не все понимают то, что черепица имеет большую массу — это требует усиления конструкции стропил. При этом правильно класть металлочерепицу могут далеко не все кровельщики, а прочность кладки напрямую зависит от прочности стропильной системы. Чтобы правильно покрыть дом, следует тщательно рассчитать стропила под металлочерепицу. Ниже будут приведены расчеты того, какой должен быть шаг стропил.
