Стропильная система представляет собой несущий каркас покатой крыши, который образует ее конфигурацию и включает наклонные балки, отвесные стойки, подкосы, подстропильные прогоны. По периметру стен устанавливают обвязочный мауэрлат для опоры. Шаг стропил – это расстояние, через которое устанавливают косые элементы, с помощью правильно выбранного промежутка нагрузка одинаково передается нагруженным стенам.
Факторы, определяющие расстояние между стропилами
Расстояние между стропилами зависит от конфигурации крыши и несущих возможностей древесины
По нормам промежуток не превышает 1 м, а минимальное значение — 0,6 м. Для утепленной крыши показатель выбирают так, чтобы расстояние было равно ширине изоляционного материала, иначе получится много обрезков, швов, которые нужно дополнительно обрабатывать. Шаг определяют в зависимости от качества древесины и ее несущих возможностей.
Шаг косых опор зависит от условий:
- конфигурации крыши,
- наклонения скатов,
- сечения стропил,
- типа системы,
- величины общих нагрузок,
- материала реечной обрешетки и ее размерных параметров.
На расстояние между стропилами двухскатной крыши или любой другой формы влияет разновидность материала. Профлист, шифер, мягкие настилы по-разному сопротивляются усилиям и отличаются различным весом. Натуральная черепица имеет немалую массу, поэтому для ее укладки ставят усиленную систему несущих конструкций.
Металлочерепица весит немного, но отличается жесткостью, хорошо держит снег, поэтому для нее промежуток стропил увеличивают от 0,6 до 0,95 м при сечении наклонного прогона 50 х 150 мм.
Форма крыши
Односкатная стропильная система подвергается большим нагрузкам
В односкатных кровлях уклон обычно ограничен, поэтому стропила подвергаются большим усилиям. Расстояние между косыми упорами выбирают 0,6–0,7 м. Для покрытия конструкций применяют легкие материалы и делают сплошную обрешетку из досок или панелей ДСП.
Двухскатную кровлю устраивают часто, т. к. строение имеет высокие технические характеристики. В этом случае играет роль наклон, от которого зависит длина косых опор. Шаг стропил двускатной крыши устанавливают с учетом материала настила, типа обрешетки, длины пролета.
Мансардная крыша часто состоит из двух частей разного уклона, обычно крутизна нижнего отдела больше для увеличения подкровельного пространства. Разрабатывают две системы стропил, в которых принимают разный интервал установки. Для нижней части принимают 0,9 м, а в верхнем скате стропила ставят на расстоянии 0,65–0,75 м.
Вальмовая крыша отличается сложной системой со скатами по торцам и бокам, у которых разнородная протяженность и крутизна. Кровельный каркас требует сложного расчета, т. к. стропила опираются не на коньковую балку, а на тетиву, под углом стягивающую ферму.
Угол наклона крыши
Небольшой угол наклона крыши способствует накоплению снега и увеличивает нагрузку на стропила
Стандартными наклонами считают углы от 20 до 50°, наклоны меньшего значения способствуют скоплению снеговых масс и нарастанию нагрузки на конструктивную систему крыши. Повышение крутизны также увеличивает усилие действия ветра, особенно это важно для многоэтажных зданий.
Есть нормативные показатели наименьшего уклона крыш из разных материалов:
- черепица, шифер — 22°,
- мягкая черепица, профлист — 12°,
- металлочерепица — 14°,
- ондулин — 6°.
Шифер весит немало, при рекомендованном нормами уклоне под него ставят наклонные элементы с промежутком 0,8 м. Промежуток между наклонными балками под профнастил зависит от высоты гофры на листах и соответствует значению 0,6–0,9 м. Большая высота волны повышает жесткость покрытия и сопротивление весу снега, поэтому расстояние увеличивают, если соблюдается рекомендованный уклон крыши.
Под ондулин монтируют стропилины с аналогичным шагом, если уклон небольшой. Сплошное основание делают из ДСП, листов водостойкой фанеры, поэтому шаг стропильных ног принимают равным половине ширины панели. Стропилины под поликарбонат делают прямыми или полукруглыми под разным наклоном. Обычно из-за легкости прозрачных листов шаг принимают в диапазоне 1,5–2,0 м.
Параметры стропил
Керамическая черепица имеет большой вес, поэтому древесину для стропил необходимо подбирать из твердых пород
Распространенным материалом служит древесина, такие стропила устанавливают в жилых зданиях и хозяйственных строениях. Металлические элементы, железобетонные прогоны, фермы монтируют при возведении промышленных объектов с большими пролетами.
Параметры стропил зависят от многих условий, например, материала покрытия:
- Профнастил. Берут бруски поперечным сечением 50 х 75 мм, 75 х 100 мм или ставят доски толщиной 25–50 мм, шириной до 150 мм.
- Профилированные сэндвич панели для крыши. Такой настил требует минимального сечения бруса, т. к. изделия отличаются большой жесткостью. Используют брус размером 50 х 50 мм.
- Поликарбонат. Ставят металлический квадратный профиль (под арки) сечением 45 х 45 мм или деревянные рейки для скатной прямоугольной кровли сечением 50 х 50 мм
- Керамическая черепица. Поперечные размеры брусков 50 х 150 мм, при большой нагрузке принимают 60 х 200 мм.
Стропила делают из сухого дерева, процент увлажнения не должен превышать 15%. Лаги крыши прокладывают горизонтальными балками сечением 100 х 150 мм. Кобылки (выпуски стропильных ног) берут сечением, в котором размерные габариты наполовину меньше аналогичного размера стропила.
Конструкция стропильной системы
Стропильная система включает в себя добавочные элементы из древесины, усиливающие конструкцию
Чтобы найти, через какое расстояние ставятся стропила, учитывают строение несущей схемы кровли.
Конструкция включает элементы:
- наклонные стропила,
- отвесные стойки,
- подкосы, затяжки, кобылки.
В деревянных или каркасных строениях наклонные стропилины опирают на верхний венец или обвязку каркаса. По периметру стен из камня производится установка опорно-обвязочного бруска сечением 150 х 100 мм. Иногда мауэрлат ставят только под стропилины. Подкосы и стойки делают из досок размером 25 х 150 мм.
Стропильные ноги между собой внизу скрепляют затяжками, которые соединяют методом врубки. Кобылка удлиняет нижнюю часть стропилины для организации свеса и представляет собой кусок доски. Нарожник представляет собой укороченную наклонную балку для поддержки ската между карнизом и накосным прогоном.
Совокупность всех нагрузок
Стропильная система должна выдерживать совокупный вес всех слоев крыши
Проект разрабатывают с учетом типа крыши, крутизны скатов и вида настила. Чтобы определить, какое расстояние должно быть между стропилами, находят величины всех усилий, действующих на систему, и складывают.
Список стандартных и непостоянных нагрузок включает:
- массу материалов несущей системы и обрешетки,
- вес настила, изоляционных слоев,
- вес декоративных и структурных частей мансарды,
- действие ветра,
- массу снега,
- вес обслуживающих работников на кровле.
Для расчета берут длину скатов и умножают на протяженность свеса, так получают квадратуру крыши. Расчетные нагрузки ветра и снега принимают по информационным таблицам в СНиП 2.01 – 1985 «Нагрузки и воздействия».
Конечный результат дает приблизительное представление о минимальном допустимом интервале, т. к. учитывают размер утеплителя и особенности обрешетки. Принимают во внимание устройство слуховых окон и прохождение дымовой трубы, чтобы впоследствии не реконструировать стропилины.
Материал обрешетки и ее параметры
Обрешетка служит основанием под отделочные материалы и укрепляет конструкцию
Обрешетка поддерживает настил и обеспечивает дополнительную жесткость несущей конструкции. Сечение реек и интервал между ними зависит от материала и крутизны скатов.
Профнастил требует уменьшения шага обрешетки с увеличением крутизны скатов. Если стропила стоят на расстоянии 0,8-0,9 м, а крыша имеет наклон меньше 15°, то рекомендуется частота прибивания досок обрешетки шириной 100 мм через 50 мм.
Виды обрешетки:
- сплошная — зазор не больше 10 мм,
- обычная — интервал 20 – 40 мм,
- разреженная — промежуток 50 – 75 мм.
Под мягкую кровлю чаще ставят сплошное основание из фанерованного материала, чтобы покрытие не прогнулось и выдержало усилия от снега и ветра. Для волнистого битумного ондулина ставят дощатую обычную обрешетку. Гладкий асбестоцементный шифер крепят на сплошную обрешетку, а для гофрированного предусматривают разреженную.
Минимально допустимое сечение стропильных ног
Размеры стропил при определенном угле наклона крыши
Для изготовления стропил больше подходит доска, т. к. она выдерживает большие нагрузки и представляет собой недорогой вариант материала.
Поперечное сечение определяют исходя из расстояния между стропил и их протяженности (высота крыши):
- шаг 2,0 м, длина ноги 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение, соответственно: 100 х 150, 100 х 200, 100 х 250 мм,
- шаг 1,75 м, длина ног 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 75 х 150, 75 х 200, 100 х 200 мм,
- шаг 1,1 м, размер стропилин по длине 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 75 х 150, 75 х 175, 75 х 200 мм,
- шаг 0,9 м, длина ноги 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 50 х 150, 50 х 200, 75 х 250 мм,
- шаг 0,6 м, размер стропилин 3,0, 4,0, 5,0, м — сечение: 40 х 150, 50 х 150, 50 х 200 мм.
Учитывают материал настила, например, под шифер или натуральную черепицу размер сечения увеличивают по сравнению с легким профнастилом или ондулином.
Расчет количества материала
Количество балок зависит от общей площади крыши и шага укладки
Длину свеса крыши делят на ориентировочный шаг стропил. Полученный результат округляют в сторону увеличения и прибавляют единицу. Так получают количество стропилин. Чтобы выяснить точное расстояние между элементами, делят длину карниза на количество стропил.
Пример расчета:
- длина свеса 27 м, ориентировочный промежуток 0,8 м,
- вычисление числа стропил: 27 / 0,8, получают 33,75 (34) штуки, прибавляют 1, получают количество 35 шт.,
- точная величина интервала: 27 / 35 = 0,77 м.
Количество обрешеток узнают, разделив длину ската на расстояние шага. Общую длину досок или реек считают, перемножив их количество на размер свеса по длине. Учитывают, что в сложных местах примыкания, коньковой области, на карнизе ставят двойную обрешетку.
Подготовительные работы
Готовят стены и перекрытия строения, хотя визуально может не быть видно перепадов. Разница по высоте становится очевидной при последовательной укладке опорного бруса. Стараются выровнять углы дома. Кладку равняют раствором, выполняя стяжку в нужных местах, а деревянный каркас приводят в готовность с помощью подкладок, выпуклости стесывают.
Для коррекции сруба используют шнурок, его крепят к двум крайним балкам на нужной высоте. Горбыли стесывают так, чтобы на краю балок получились горизонтальные области. Контрольный шаблон прикладывают к трем балкам одновременно и проверяют уровень горизонта. Если рейка с прибором малая по длине, привязывают длинный брусок. Размечают места выборки под стропильные зубы, ставят куски контрольных реек, которые обозначают центральную ось.
Особенности установки своими руками
Способ укладки стропил на мауэрлат
Гнезда для опирания стропилин всегда должны иметь горизонтальные площадки и вертикальные стенки. Нарушение правила ведет к потере устойчивости и смещению несущих элементов.
Изготовление шаблона стропильной конструкции:
- Две доски толщиной 25 мм, длиннее стропилины на 10 см скрепляют на вершине болтом, чтобы была возможность поворота.
- На рейке по центру шипца отмеряют расчетную высоту системы.
- Скрепленные доски ставят на конечные перепустки, чтобы их края упирались в выборку под зуб.
- Совмещают точку крепления и отметки на рейке для определения размера стропилины по длине.
- На нижнем краю откладывают размер зуба, опускают шаблон на землю и выпиливают шип.
- Примеряют заготовку на месте, заводя шипы в предназначенные вырубки.
Если после монтажа не совпадает вершина с отметкой на рейке, ее корректируют, отпуская болт, и новое положение отмечают на рейке. Замеряют размеры ригелей, стоек, кобылок, затяжек и других элементов стропильной фермы. После изготовления требуемых изделий их ставят в монтажное положение.