Монтажные работы по возведению стропильной системы и настилу кровли выполняются чаще всего профессиональными кровельщиками. Производя расчет стропильной системы, специалисты пользуются компьютерными программами или формулами, руководствуются собственным опытом.
Построить обычную двухскатную крышу можно и своими руками, но для этого придется изучить все этапы, начиная от расчета и выбора пиломатериалов для стропил, и заканчивая технологией крепления кровельного покрытия. Установку стропил, балок и мауэрлатов можно назвать наиболее трудоемкой задачей.
Выбор материалов для стропильной системы
Для строительства стропильной конструкции используются пиломатериалы из хвойных пород дерева. Это обусловлено техническими свойствами, качеством, ценой и доступностью материала. Альтернативным вариантом могут служить металлические стропила, но их вес в совокупности с весом керамической черепицы или другого покрытия будет нуждаться в строительстве усиленного фундамента и несущих стен.
Расчет стропильной конструкции и покупка пиломатериалов проводятся с учетом запаса, выпуска стропил и балок за пределы скатов.
Брус, доски, планки для стропильной системы и обрешетки должны быть хорошо просушены, обработаны антипиренами и антисептиками, откалиброваны по толщине. Раньше для стропил использовался лес-кругляк небольшого диаметра, современная же стропильная конструкция строится из обрезных пиломатериалов.
Расчет стропильной системы в деталях
В состав стропильной системы скатной кровли входят:
- стропильные ноги;
- вертикальные стойки;
- наклонные подкосы;
- коньковый брус;
- мауэрлаты.
Для обеспечения жесткости конструкции и равномерного распределения нагрузки между стропилами закрепляются ригеля, подкосы, подбалочники, стойки. Для создания основы под кровельное покрытие из пиломатериалов устанавливается разреженная или сплошная обрешетка.
Все элементы стропильной системы должны рассчитываться таким образом, чтобы общий вес кровли, включая покрытие и теплоизоляцию, выдерживался конструкцией в период максимальных ветровых и снеговых нагрузок.
Параметры и конфигурация стропил должны быть подробно расписаны в проекте кровли. Если проект не содержит всей необходимой информации, или в процессе строительства произошла замена покрытия на более тяжелое, то расчет стропильной системы осуществляется с учетом новых условий эксплуатации.
Расчет стропильной системы в зависимости от нагрузок
Выбирая готовый проект дома, будущий его хозяин в первую очередь оценивает внешние данные, а приступив к строительству, думает о надежности и долговечности. Проектируя стропильную систему, учитываются постоянные нагрузки от веса конструкции и временные нагрузки, связанные с климатическим воздействием.
Нагрузка на стропильную систему
В связи с этим перед застройщиком встает вопрос, как рассчитать стропильнуюсистему на совокупность всех возможных нагрузок. Вес покрытия, утеплителя и обрешетки, внутренняя отделка потолков, град, ветер, зимние снегопады, гололед на кровле в период таяния и ночного замерзания – все перечисленные нагрузки суммируются. Коэффициент надежности 1,1 добавляет к рассчитанной кровле дополнительную прочность в размере 10%, коэффициент 1,4 – 40%-ю дополнительную прочность.
Расчет стропильной конструкции и расположение элементов осуществляется путем разработки планов, схем кровли. На бумаге или в компьютерной программе рисуются все конструктивные особенности кровли и подкровельного пространства:
- дымоходы, вентшахты, трубопроводы;
- стены (оси) дома, к которым привязываются элементы стропильной системы;
- фронтоны, конек, карнизы, ендовы.
На схеме крыши отражается не только конфигурация конструкции, а и размеры элементов стропильной системы, которые рассчитываются в соотношении с нагрузками.
Чем выше совокупные нагрузки, тем больше выбирается сечение стропил и меньше шаг между стропилами. Это основные параметры строения деревянной конструкции. В зависимости от вида покрытия и его веса рассчитывается уклон скатов, или, наоборот, под запроектированный уклон подбирают финишный кровельный материал.
Сама стропильная конструкция оказывает нагрузку на несущие стены, поэтому расчет стропильной ноги и системы стоек и подкосов производится с учетом прочности фундамента и стен. Вес 1м3 деревянного каркаса составляет примерно 500 кг. При уклоне кровли меньше 45 градусов необходимо учесть возможное передвижение по крыше взрослого человека, так как такие крыши придется зимой чистить от снега.
Важно! Стропильные ноги должны выступать за край стены дома не менее чем на 60 см для устройства свеса.
Расчет стропильной конструкции для двухскатной кровли
Для обычной скатной крыши сечение бруса может варьироваться в пределах от 40*150 мм до 100*250 мм. Чем реже шаг установки стропил, чем длиннее стропильные ноги и выше суммарные нагрузки, тем больше должно быть сечение бруса. Например, если шаг между стропилами будет больше 2 метров, то размер бруса для стропил должен быть больше 100*100 мм.
Сечение стропильной ноги рассчитывается суммированием веса кровельного пирога и самого стропила. Монтируются стропила под углом, равным уклону ската, нижняя часть опирается на мауэрлаты.
Размер брусков для мауэрлатов может быть 100×100, 100×150 или 150×150 мм. Прогоны и затяжки строятся из бруса размеров 50×150 мм. Для стоек, опорных ригелей используется брус размерами 100×100, 150×150, 100×150 или 100×200 мм. Карнизный короб строится из досок размером 50×150 мм. Брус 50×150 мм используется также и для устройства кобылок, подкосов.
Схема стропил двухскатной крыши
Максимальная длина стропильных ног может достигать 6000 мм. Ответ на вопрос «как рассчитать длину стропил?» можно получить, зная общую длину пролета и конфигурацию кровли.
Удельная нагрузка на каждый метр стропильной ноги зависит от общей нагрузки на кровлю и расстояния между стропилами.
Можно руководствоваться таблицами из справочников по домостроению, в которых и сечение стропил, и длина стропильных ног уже рассчитана, исходя из удельных и средних величин нагрузок, уклонов и т.д. Но правильнее будет использовать данные, касающиеся конкретной местности и индивидуального дома, предназначенного к обустройству.
Важно! Нельзя самостоятельно увеличивать пролет и шаг между стропилами, считая, что брус большего сечения все выдержит. Помимо бруса в стропильной конструкции имеют важное значениевсе элементы, и рассчитывать их должен проектировщик.
Особенности устройства стропильной системы
При наслонной стропильной системе для опоры стропил используются стены и внутренние опорные балки. Для висячей системы устраиваются только крайние опоры, например, стены дома. Стропильные ноги в висячей системе работают на изгиб и сжатие, а также передает стенам нагрузку от кровельного пирога. Уменьшается нагрузка с помощью затяжек, скрепляющих стропильные ноги. В наслонной системе стропила работают на изгиб.
Наслонная система устраивается в кровле с пролетом, не превышающим 6,5 метров. Наклонные балки устанавливаются вдоль ската, на них опирается обрешетка. Мауэрлат поддерживает стропильные ноги, а соответственно, всю конструкцию, поэтому сам опорный брус должен быть прочно закреплен на верхнем бревне деревянного сруба или верхнем ряду блоков, кирпича. Мауэрлат распределяет нагрузки кровли на стены и является важнейшим звеном между кровлей и домом.
Верхняя часть стропильной системы состоит из конькового бруса, стоек и раскосов. От правильного выбора брусьев для конька зависит жесткость и прочность кровельной конструкции.
Как рассчитать стропила и количество материала на крышу, если кровля имеет особенности, сложные перепады по высоте, примыкания к стенам? В подобных расчетах не стоит руководствоваться средними коэффициентами и таблицами для двухскатных крыш. При равных весовых и климатических нагрузках сложная и простая крыша могут вести себя по-разному.
Рассчитывая элементы стропильной системы, должны учитываться оптимальные соотношения всех размеров: толщины, длины и ширины. Так, если длина доски для стропильной системы составляет 6 метров, то ее ширина должна быть больше 15 см. Если длина бруса больше 6 м, то его минимальная ширина – 18 см. Правильно рассчитанная система не будет прогибаться под тяжестью «кровельного пирога».
Подводя итог, следует отметить, что расчет стропильной системы должен проводиться с учетом всех параметров, имеющих впоследствии хоть какое-то значение на эксплуатацию кровли.
Параметры, определяющие размер и конфигурацию устройства стропильной системы:
- тип кровли;
- угол наклонов скатов;
- кровельное покрытие;
- наличие теплоизоляции;
- климатический регион;
- внутренняя отделка потолков.
На расположение элементов стропильной системы оказывает влияние наличие печного или газового отопления, встроенных мансардных окон. Распространенной ошибкой считается намерение встроить окна или вывести трубы на кровлю по уже построенной системе. Конечно, встроить можно все, но при этом понадобится перенос стропильных ног, усиление стропильной системы или другие манипуляции, связанные с нарушением целостности кровельной конструкции.
