Шаг и сечение стропильной ноги: от чего зависит и как рассчитать

Сложные крыши, такие как мансардные, включают в себя несколько стропильных конструкций. Например, в мансардной крыше нижняя часть характеризуется более крутым углом наклона по сравнению с верхней, что приводит к тому, что расстояние между стропилами для верхней части составляет от 0,65 до 0,75 метра, в то время как для нижней части этот интервал достигает 0,9 метра.

Шаг стропильной системы — какой должен быть шаг стропил

Шагом стропил называют расстояние между соседними стропильными ногами и этот параметр является критически важным при проектировании любой крыши. От шага стропил зависит не только удобство укладки финишного покрытия и утепления, но и долговечность конструкции в целом, а также её способность выдерживать высокие нагрузки от кровельного пирога и неблагоприятных погодных условий. Некоторые считают, что шаг стропил должен соответствовать размерам кровли или теплоизоляции, и такое мнение стало причиной многих проблем в дальнейшем при эксплуатации крыши дома. Следует отметить, что в расчете шага стропил необходимо учитывать множество параметров, о которых неопытные кровельщики могут не догадываться.

От чего зависит шаг между стропилами

• Форма крыши (одна-, двух-, четырехскатная или сложная).
• Уклон скатов.
• Вид древесины и её размеры.
• Тип несущей системы (висячая или наслонная).
• Тип финишного покрытия.
• Ветровое давление и снеговой покров в регионе.

Каждый из этих факторов необходимо учитывать при проектировании.

Что такое стропильная нога

Стропильная нога представляет собой вертикальный элемент, состоящий из деревянных балок и перекрытий. Общее количество стропильных ног определяется длиной ската крыши, типом кровельного покрытия и используемым материалом для отделки дома. Эта конструкция служит основой для обрешетки, на которую впоследствии укладывается слой утеплителя и остальные компоненты кровельного пирога. Угол наклона крыши определяется именно стропильной ногой, а её прочность значимо влияет на срок службы всей постройки.

• угол наклона крыши;
• форма и площадь крыши;
• параметры бруса, применяемого для изготовления стропил;
• вид конструкции стропильной системы;
• тип и параметры обрешетки;
• число нагрузок на стропильные узлы.

В наше время существует много онлайн-калькуляторов, с помощью которых можно произвести необходимые расчеты. Однако такие программы не всегда могут гарантировать точность результатов, поэтому лучше всего доверить эту работу опытным строителям, которые учтут все нюансы для выбора оптимального шага.

Подробный расчет шага стропил

При расчете расстояния между стропилами необходимо учитывать следующие параметры:

1. Длина стены. Обычно расстояние между стропилами заранее определяется в соответствии с размерами здания. Простой, но часто используемый вариант — шаг стропил в один метр. Следует отметить, что для стены длиной 6 метров можно использовать 7 стропил. Если целью является экономия, шаг можно установить на уровне 1,2 метра, что позволит обойтись одновременно 5 стропилами. Некоторые строители выбирают более широкий шаг стропил, достигающий 2-3 метров, однако в таких случаях необходимо будет дополнительно усиливать обрешетку. Как правило, не рекомендуется устанавливать шаг более 2 метров, так как это негативно сказывается на прочности конструкции.
2. Влияние ветра и снега на крышу, которое зависит от формы кровли. Рекомендованный размер шага стропил обычно составляет один метр, но в условиях сильных ветров или частых снегопадов такую величину следует уменьшить до 80 см. Если крыша имеет пологий или тяжелый уклон, расстояние между стропилами необходимо сократить до 60 см. Уклон черепицы, превышающий 45 градусов, предоставляет возможность установить шаг в пределах 1,2-1,4 метра. В регионах России, где зима сопровождается накоплением снега на крыше, владельцы чаще всего устанавливают спаренные стропильные ноги или применяют сплошную обрешетку. Мастера настоятельно рекомендуют избегать уклонов менее 45 градусов в снежных районах.
3. Тип утеплителя. Перед тем как определить ширину шага стропил, следует выбрать подходящий материал для теплоизоляции. Утеплители обычно поставляются в виде плит шириной 60, 80 и 120 см. В зависимости от этого критерия подбирается оптимальное расстояние между стропилами. Хотя возможно не согласовывать расстояние с размером утеплителя, это приведет к образованию отходов и дополнительных затрат на материал. Кроме того, это может вызвать создание мостиков холода и мест, где будет проникать ветер.
4. Тип древесины, используемой для стропил. Шаг стропил, как уже упоминалось, зависит от используемого пиломатериала. Для каждой породы древесины существуют общепринятые нормы. Подробные расчеты могут выполнить монтажники, которые устанавливают стропила. В строительстве чаще всего применяются сосна и ель, которые известны своими прочностными и экономическими характеристиками.
5. Расстояние между балками перекрытия и затяжками. Если нижняя часть стропильной фермы применяется как балка перекрытия, шаг стропил регулируется в пределах 60-75 см.
6. Нагрузки на стропильные узлы. Основными нагрузками, которые следует учитывать, являются собственный вес стропильной системы, вес кровельного материала, доборных элементов, а также снеговой покров в зимний период. Необходимо также учитывать порывы ветра, прибавляя к этим параметрам вес человека и строительного оборудования, если требуется осуществить ремонт крыши. Варианты, когда все эти нагрузки действуют одновременно, могут привести к критическим величинам нагрузки, при которых крыша может начать деформироваться. Если шаг между стропилами окажется слишком большим, потребуется установка дополнительных стальных стропил с расстоянием между узлами фермы около 1,5 метров.
7. Вес конструкции. Важно, чтобы при выборе расстояния между стропилами учитывать вес покрытия и всей конструкции стропильной системы. Разные отделочные кровельные материалы имеют различные веса, поэтому шаг стропил будет зависеть от того, какой стройматериал выберут.
8. Тип кровельного материала. От этого параметра зависит общий вес конструкции. Следует помнить, что чем больше уклон крыши, тем больше отделочного материала понадобится, и этот материал будет тяжелее. Степень тяжести конструкции напрямую влияет на шаг стропил: чем тяжелее крыша, тем меньшее расстояние должно быть установлено между стропилами. Каждый тип кровли имеет свои индивидуальные параметры шага стропил, которые известны только опытным строителям. Для того чтобы избежать ошибок в расчетах, следует обращаться к специалисту с многолетним опытом работы.

Какое должно быть у разных видов крыш?

Форма крыши потребует необходимый запас прочности, который определит, какое расстояние должно использоваться между стропильными ногами.

Односкатные

Односкатные крыши обеспечивают как высокую прочность, так и простоту монтажа. Толщина стропильной системы рассчитывается исходя из типа древесины и ее прочностных характеристик, что присуще конкретному техническому решению. Разделение между стропильными ногами может изменяться в диапазоне от 6 до 14 дециметров. Выбор утеплителей также обуславливает, как этот пролёт соотносится с шириной применяемого утеплителя.

Незначительное несоответствие ширины утеплителя и пролёта может значительно ухудшить теплоизоляционные свойства утеплительного слоя.

Толщина стропил определяется в зависимости от параметров уклона. Для шару в диапазоне 15-20º толщина поперечного среза должна составлять 50×100 мм, тогда как уклон в 45º требует значительно более мощных перекладин стропильной системы — порядка 50×150 мм.

Двускатные

Эксплуатация двускатной крыши подразумевает наличие утеплителя. Ширина пролёта подгоняется под ширину утеплительной минеральной ваты. От шага стропил напрямую зависит настройка свеса будущей кровли. Стандартный шаг варьируется от 1 до 1,2 м.

Ошибки в учете пролёта между стропилами, исходя из ненадлежащего количества скатов, могут привести к перекосу конструкции. Излишняя нагрузка вызывает прогиб и ослабление всей стропильной системы. Если сферы перекосов касаются всей конструкции, это требует срочной переработки чердачно-крышной части.

Неверный расчет стропильных пролётов может либо пережимать крышу, либо приводить к её преждевременному прогибу.

У шатровых крыш расстояние между стропилами может варьироваться. Если стропила сходятся в центре конструкции (конусе), расстояние между стропильными ногами должно определяться по основанию, здесь — по мауэрлату, а не произвольно в любой точке стропилин.

Как правильно рассчитать?

Расчет стропилин — это оценка их воздействия как элементов, формирующих основу, — требует изучения нагрузки на каждый из брусьев. Цель состоит в вычислении минимально допустимого и среднего сечения. Формулы расчета выглядят следующим образом.

Распределенная нагрузка на погонный метр стропилины, равная определенному количеству килограммов на погонный метр, равна произведению расстояния между стропилами и общей нагрузки на конструкцию. Последнюю измеряют в килограммах на квадратный метр. Минимально допустимое сечение бруса, из которого сделана стропилина, определяется согласно нормам ГОСТа №24454–1980, которые отображают размеры хвойных пиломатериалов.

С применением стандартных диапазонов значений сечение уточняется для каждой конкретной ситуации. Высота сечения равна квадратному корню из отношения распределенной нагрузки на погонный метр стропилины к произведению ширины сечения и величины сопротивления древесины на изгиб, умноженному на рабочую зону стропилины и допустимой величиной в пределах 8,5-9,6. Для стропилин из древесины сосны или ели сопротивление на изгиб составляет:

• 140 кг/см² (первосортная древесина);
• 130 кг/см² (второсортная);
• 85 кг/см² (третьесортная).

Далее проверяется соответствие значения прогиба установленным нормативам. Длина рабочего участка, разделенная на 200 единиц, служит своеобразным ограничителем для величины прогиба. Эта формула справедлива лишь при соблюдении неравенства 3,125·Qr· (Lmax) ³/ (B·H³) ≤ 1, где:

• Qr — распределенная нагрузка на погонный метр стропилины (измеряется в килограммах на метр длины);
• Lmax — максимальная длина рабочего отрезка стропилины;
• B — ширина;
• H — высота поперечного среза (в сантиметрах).

В случае нарушения последнего условия необходимо изменить параметры B и H.

В качестве примера — уклон крыши составляет 36°, пролёт между стропилинами равен 80 см. Длина стропилины (активный отрезок) равна 280 см. Используется первосортная сосна с сопротивлением на изгиб 140 кг/м². Цементно-песчаная черепица имеет вес 50 кг/м². Общая нагрузка на квадратный метр крыши составляет 303 кг/м².

По приведённым формулам расчет показал, что нагрузка на погонный метр стропилины составляет 242 кг/м. Высота поперечного среза стропилины в данном случае составила 15,6 см. Ближайшее табличное значение — 17,5 см. Проверка условий по вышеприведённому неравенству подтвердила его соблюдение. Верность проведённых расчётов — основа прочности крыши на долгие годы. Практика строительства указывает, что стандартное расстояние между стропилами не должно быть менее 60 см и превышать значения, чуть больше 1 метра.

Чтобы подтвердить правильность расчётов, длину ската измеряют снизу, по внешней длине стены. Полученное значение делится на расстояние между стропилами. К итоговому значению добавляется единица, а результат округляется в большую сторону. Это позволяет вычислить количество стропил на один скат. Длина ската, делённая на количество стропил, даст величину пролёта между стропилами.

Так, для крыши длиной 25 метров потребуется 44 стропильные ноги. Однако данный метод не позволяет определить, какой именно кровельный материал использовать, чтобы крыша была достаточно прочной. В то же время другие расчёты, методы которых описаны ранее, помогут в полной мере решить данный вопрос. Дополнительное затруднение может внести, например, дымовая труба, работающая на высоких температурах, которая требует увеличенного пролёта, чтобы избежать возгорания стропил и обрешетки.

Дополнительные факторы

При расчёте шага стропил важно учитывать не только тип кровельного материала, но и множество других факторов, информацию о которых можно найти в специальных справочниках и СНиПах. Вот некоторые из значимых факторов:

1. Снеговые и ветровые нагрузки. Чем больше снежный покров и чем сильнее ветер, тем меньше должно быть расстояние между стропильными ногами. Однако, если угол крыши превышает 45°, ликвидировать это условие позволительно.
2. Выбор утеплителя. Для снижения расходов на утеплитель рекомендуется обращать внимание на их стандартные размеры. Ширины утеплителей часто составляют 600, 800 и 1200 мм. Пренебрежение этими параметрами приведёт к множеству отходов, мостиков холода и увеличению временных затрат на строительство.
3. Качество пиломатериалов. Расчет должен учитывать виды древесины, сорт и сечение. Как отмечалось ранее, прочность напрямую зависит от качества высушенной балки. При покупке древесины важно обращать внимание на её ровность и отсутствие различных дефектов, таких как сучки или повреждения от вредителей.
4. Балки перекрытия и затяжки. Если под двускатной крышей планируется мансардный этаж, максимальное расстояние между стропилами должно составлять 0,75 метра.

Процесс расчета расстояния между стропилами для двускатной и односкатной крыши различается. Даже если крыша имеет несколько скатов, для каждого необходимо проводить индивидуальный расчет. Это особенно актуально для зданий с различной длиной карнизов.

Учитывая все указанные факторы, можно определить оптимальное расстояние установки стропил. Хотя многие расчеты можно выполнить самостоятельно, так как вся необходимая информация доступна, лучше всего обращаться к профессионалам. Они обладают опытом проектирования и быстро определят приемлемое расстояние между стропилами, что поможет избежать возможных ошибок и обеспечит вашу безопасность.

Шаг стропил под покрытие из ондулина

Данная форма покрытия допускает расстояние между стропилами в пределах 600-900 мм. Для изготовления стропил предпочтительно использовать доски 50×200 мм, что обеспечивает запас прочности, учитывая использование стропильных прогонов.

На стропильную конструкцию и контробрешетку устанавливается обрешетка из бруса размером 40×50 мм с шагом между осями в 60 см.

Шаг стропил под шиферное покрытие

Шифер остаётся популярным кровельным материалом. Для него выбираются стропила сечением 50×100-150 мм, которые устанавливаются на расстоянии 600-800 мм друг от друга.

При создании обрешетки используется деревянный брус 50×50 мм или доска 25×100 мм. Шаг обрешетки под шифераша устанавливается, исходя из уклона кровли.

При малом уклоне достаточно опереть лист материала на 4 бруска (шаг 45 см), при увеличении уклона можно установить 3 бруска с шагом 630-650 мм.

При проектировании стропильной системы всегда рекомендуют закладывать некоторый запас прочности на случай непредвиденных ситуаций, включая в расчет шага стропил.