Как рассчитать стропила для крыши: определение длины, сечения и нагрузки на стропила

Зависимость угла наклона от выбора кровельного материала

С точки зрения экономии материала и снижения парусности кровли, угол наклона скатов должен быть минимален.

При этом, слишком пологая крыша будет удерживать большие массы снега или препятствовать эффективному оттоку воды.

Но самым главным критерием выбора угла наклона является кровельный материал.

Его характеристики определяют оптимум, основываясь на таких показателях:

• Жесткость. Величина, определяющая допустимый вес или давление на поверхность без вызывания деформаций.
• Пластичность. Способность материала менять форму под воздействием нагрузок без разрушения.
• Водонепроницаемость. Впитывание воды способствует быстрому разрушению материала.
• Качество поверхности. Снеговые массы легко сходят с гладких поверхностей, освобождая кровлю от давления. При этом, сход больших объемов может причинить определенный вред людям или имуществу, оказавшимся в зоне падения снега.

Исходя из этих параметров, для каждого типа кровельного материала существуют свои пределы наклона скатов. Несколько упрощая, можно сказать, что материалы с более гладкой и водонепроницаемой поверхностью допускают наименьший угол наклона, а более шероховатые и впитывающие воду — требуют более крутого наклона. В основном, преобладают значения от 20° до 45°.

Зависимость угла от угла и кровельного материала

Почему минимальный угол наклона от одного материала к другому сильно отличается?

У каждого из видов кровли есть свои плюсы и недостатки. Но цифры минимального угла наклона отнюдь взяты не с потолка. Минимальный угол ската крыши рассчитывался исходя из поведения отдельных материалов и влияния окружающей среды. Так допустим шифер, имеет очень большой минимальный угол ската. Это обусловлено тем фактом, что при «низком» расположение листов шифера образуется сильное влияние ветра, который загоняет влагу под шифер. И в результате чего конструкция кровли начинает отсыревать да и сам шифер рушиться. Так как из под шифера влага будет испаряться гораздо дольше, чем на открытом воздухе.

Устройство

Когда оценен необходимый уровень крутизны кровли, нужно разбираться с ее основными элементами

И первостепенное внимание стоит уделить такой детали, как мауэрлат. Этим словом строители называют стабильную конструкцию, выкладываемую по периметру стен и служащую для закрепления стропил

Мауэрлат обеспечивает равномерную до предела раскладку нагрузок, создаваемых свесом крыши. Он же мешает различным механическим воздействиям оторвать кровельную систему от стен.

Особенно важны защитные характеристики мауэрлата, когда речь заходит о противодействии порывам ветра. Часть мастеров и даже архитекторов считает приемлемым сооружение кровель без этого элемента, с прямым присоединением стропил к перекрывающим балкам. Но простота подобной конструкции оборачивается тем, что 100% нагрузки собирается монолитно на опоры стропил. Если же все делать правильно, эти импульсы рассредотачиваются по гораздо большей площади.

Мауэрлат может быть выполнен из:

двутавра;

Стандартное сечение бруса составляет в таких случаях 80х180, 100х100, 100х150, 150х150 либо 200х200 мм. Применять его очень просто, требуется лишь подкладывать брус под ноги стропил.

Двускатная крыша над облегченным каркасным домом, которая не должна будет переживать излишне сильных нагрузок, может быть поставлена на мауэрлат из соединенных досок. Часть застройщиков добавляет стальные трубы, прикрепляемые к концам опорной детали. Используемые конструкции должны иметь максимум то сечение, которое позволяет провести их через стропильные отверстия. Не менее важна повышенная прочность, лучше даже заложить ее с запасом. И еще не стоит брать трубы, если нет уверенности, что они сделаны из высококачественной стали.

Присоединение мауэрлата к стене производится в строгом соответствии с отработанной десятилетиями технологией. Крайне редко можно отказаться от армированного пояса. И даже если постройка сама по себе прочная, устойчивая, он все равно необходим. Когда внизу находятся стены из газобетона, стоит потратить время на выкладку кирпича или заливку простого бетона. Эти материалы менее хрупкие и позволят избежать повреждения основной части стены.

Величина уплотняющего пояса подбирается индивидуально, с учетом уровня нагрузок, в том числе и переменных. А вот ширина его всегда равняется как минимум несущим стенам.

Карниз (карнизный свес) должен присутствовать на любой крыше, и двухскатная не является исключением. Цель подобного элемента состоит в блокировке воды, которая при выпадении осадков стремится проникнуть в пространство под кровлей

Что немаловажно, карниз относится к числу элементов, завершающих отделку, и когда он подшит, внутренние компоненты стропил оказываются закрыты

Каркас (короб) для сооружения карниза делается из ровной доски, не содержащей даже единичных следов коры и сучков. Альтернативой карнизу оказывается применение удлиняющих стропил кобылок. Нужно думать и о том, чтобы закрыть фронтоны самое меньшее на 50 см.

Неподшитые свесы нашли основное применение в процессе работы над вальмовой кровлей; подшитый тип чаще всего применяется именно в сочетании с вальмовой крышей, имеющей два ската. Укороченный формат совместим с абсолютно любым видом кровельных конструкций.

Выход за пределы основного контура имеет и козырек. Подобное решение надежно прикроет стену и цоколь от выпадающих осадков. Там легко укрыться и людям: если даже дождь льет бурной стеной, под выдвинутой вперед частью кровли всегда сухо и комфортно.

Расчеты архитекторов и инженеров показывают, что уже вынос 150 см позволяет стене оставаться сухой независимо от интенсивности и продолжительности ливня. Но это не предел: технические возможности современных строителей позволяют сооружать козырьки вдвое больше. Подобные конструкции находят применение главным образом как организаторы террас. В самый знойный и жаркий день свес отбрасывает тень, оберегающую растения от жары. Не стоит пытаться сделать такие длинные козырьки самостоятельно, тут слишком велика ответственность.

Строение двускатной крыши в разрезе нельзя считать изученным основательно, если не упомянуть про наклонные элементы стропильной системы. Наклон имеют подкосы, прочно присоединяемые к вертикально поставленным стойкам. Доски для стропил поперечным сечением менее 5 см брать не рекомендуется, а ширина материала определяется его длиной

При расчете каждой детали обращают внимание, насколько велик риск ее прогиба под действием штатной нагрузки. Утепленная двускатная крыша подразумевает такую расстановку стропильных ножек, которая требует минимального числа надрезов на теплоизоляционном материале

Зависимость угла наклона от выбора кровельного материала

С точки зрения экономии материала и снижения парусности кровли, угол наклона скатов должен быть минимален.

При этом, слишком пологая крыша будет удерживать большие массы снега или препятствовать эффективному оттоку воды.

Но самым главным критерием выбора угла наклона является кровельный материал.

Его характеристики определяют оптимум, основываясь на таких показателях:

• Жесткость. Величина, определяющая допустимый вес или давление на поверхность без вызывания деформаций.
• Пластичность. Способность материала менять форму под воздействием нагрузок без разрушения.
• Водонепроницаемость. Впитывание воды способствует быстрому разрушению материала.
• Качество поверхности. Снеговые массы легко сходят с гладких поверхностей, освобождая кровлю от давления. При этом, сход больших объемов может причинить определенный вред людям или имуществу, оказавшимся в зоне падения снега.

Исходя из этих параметров, для каждого типа кровельного материала существуют свои пределы наклона скатов. Несколько упрощая, можно сказать, что материалы с более гладкой и водонепроницаемой поверхностью допускают наименьший угол наклона, а более шероховатые и впитывающие воду — требуют более крутого наклона. В основном, преобладают значения от 20° до 45°.

Зависимость угла от угла и кровельного материала

Каким должен быть оптимальный уклон ↑

Этот показатель измеряют в градусах от горизонтальной линии. Считается, что он может варьироваться от 5 до 60 градусов. Разброс довольно велик, поскольку пять градусов образуют практически плоскую крышу, а кровля с уклоном в 60 градусов может оказаться слишком крутой. На невысоком здании крыша с большим уклоном может смотреться совершенно не пропорционально.

На эту тему среди профессиональных кровельщиков ходит байка, которая вполне может оказаться правдой. Говорят, некоторые клиенты подбирают уклон ската «на глазок». Рабочие, вооружившись длинными досками, отправляются на крышу и ставят их как стропила, а будущий домовладелец оценивает результат визуально, отдавая команды «выше», «ниже» и т. д.

Разумеется, настоящие специалисты поступают иначе. Они прекрасно знают, что выбирая уклон двускатной крыши, следует учесть:

• прогнозируемую снеговую нагрузку;
• количество дождевых осадков;
• возможные ветровые нагрузки;
• тип кровельного материала;
• толщину кровельного пирога и т. п.

Совет : Выбирая угол уклона двускатной кровли, следует помнить, что от его размеров зависит площадь ската, а значит и количество кровельного материала. Таким образом, увеличение этого показателя влечет закономерное повышение стоимости кровельных работ и затрат на материалы.

Как правильно спроектировать и рассчитать угол наклона малоуклонной крыши

Крыша это один из важных элементов дома. Данный элемент служит для защиты жилища от атмосферных осадков, солнечных лучей и холода. Правильно сконструированная крыша будет надежной защитой дома от снега и дождя. В то время как неправильно сделанная крыша может послужить причиной серьезных проблем, вплоть до разрушения. В рамках этой статьи мы поговорим о том, как расчитать уклон крыши (в качестве примера мы рассмотрим двускатные малоуклонные крыши), чтобы она была наиболее эффективной, по каким критериям стоит определять угол уклона крыши и какие есть минимальные углы наклона для различных кровельных материалов.

Расчет угла наклона

Для того, что произвести корректные расчёты можно воспользоваться специальными интернет-онлайн сервисами. С их помощью можно практически безошибочно подобрать необходимые параметры и исключить ошибки при возведении.

Надо отметить, что при расчёте необходимых параметров должны обязательно учитываться следующие величины:

1. длина стропил;
2. высота будущего конька крыши;
3. длина пролёта одного ската крыши;
4. тангенс угла наклона.

Учитывая все эти параметры можно сделать однозначный вывод о том, что чем меньше высота будущей крыши, тем соответственно меньше должна быть длина ската кровли двускатной крыши.

Особенности строения теплой кровли из металлочерепицы

Перед тем как покрыть крышу металлочерепицей, следует изучить особенности строения теплого варианта конструкции. Она представлена многослойным кровельным пирогом, в состав которого входят слои паро-, тепло- и гидроизоляции. Такая конструкция позволяет обустроить на мансардном этаже жилое помещение. Пароизоляционная пленка укладывается с внутренней стороны обрешетки, являясь защитой утеплителя от испарений, поступающих с внутренней стороны. Материал изготавливается на основе полипропилена, полиэтилена или изоспана и крепится с помощью степлера к стропилам.

Важно! При обустройстве теплой кровли следует предусмотреть монтаж мансардного окна в металлочерепицу.
Теплая кровля представлена многослойным кровельным пирогом, в состав которого входят слои паро-, тепло- и гидроизоляции

Теплоизоляционный материал располагается между лагами и занимает все межстропильное пространство. Толщина материала подбирается в зависимости от климатических условий региона и технических характеристик здания. Теплоизоляция может быть обустроена с помощью пенопласта, стекловаты, базальта, керамзита и экструдированного пенополистирола. Поверх данного слоя укладывается гидроизоляционная мембрана, которая препятствует попаданию конденсата на теплоизоляцию с обратной стороны металлочерепицы.

Теплая кровля способна минимизировать потери тепла из мансардного помещения, улучшить в нем параметры микроклимата, снизить финансовые затраты на содержание жилых помещений. Такая конструкция является дорогостоящей, сложной в монтаже, требующей строгого соблюдения существующих технологий.

Важно! Некачественно выполненный монтаж крыши из металлочерепицы приведет к выходу из строя несущих деталей стропильной системы, что создаст большие финансовые затраты, связанные с ремонтными работами.

Конструкция теплой кровли должна иметь такие упорядоченные слои: пароизоляцию, нижнюю обрешетку, утеплитель, гидроизоляцию, контробрешетку, обрешетку и металлочерепицу. Между слоями должен быть предусмотрен зазор для создания естественной вентиляции, что достигается выбором оптимальной толщины материала. Недостаточная толщина приведет к образованию больших пустот, которые станут причиной образования влаги, снижения эксплуатационных характеристик покрытия.

Теплая кровля способна минимизировать потери тепла из мансардного помещения

Полезные рекомендации по покрытию крыши металлочерепицей

Чем сложнее конструкция стропильной системы, тем более трудоемким будет процесс ее покрытия. В результате образуется большое количество непроизводительных отходов.

Минимальным углом наклона скатов является значение 14 градусов

Перед тем как крепить металлочерепицу, необходимо проверить размеры обрешетки. По осям расстояние между рейками не должно превышать 35 см, что является стандартным значением для большинства металлических листов. Первую рейку следует набивать близко, на расстоянии около 20 см. Размеры соблюдаются строго. Каждый саморез прикручивается исключительно под волной, где лист металла прилегает к рейке.

Расстояние между обрешеткой и кромкой увеличивается по мере удаления от кромки, что повышает прогиб кровли. Минимальный угол наклона крыши является значение 14 градусов. Чем оно больше, тем меньшая создается нагрузка на профиль и снижается риск его прогиба.

Согласно инструкции монтажа металлочерепицы Монтеррей и других вариантов профиля, резать листы необходимо с помощью переносной циркулярной пилы с твердосплавными зубьями, ручных или электрических ножниц по металлу. Использование болгарки для обрезания листов строго запрещено. Это объясняется тем, что на краях профиля существенно разрушается антикоррозионный слой, что приведет в ближайшем времени к повреждению элемента.

Металлическая стружка после резки должна быть аккуратно удалена мягкой щеткой. Образовавшиеся царапины на профиле рекомендуется покрыть специальным полимерным составом, который продается в комплекте с металлочерепицей.

Использование болгарки для обрезания листов металлочерепицы строго запрещено

При осуществлении монтажа металлочерепицы своими руками следует строго соблюдать правила техники безопасности. Не следует работать без страховки и в ветреную погоду. Листы металла не рекомендуется поднимать веревками. Для облегчения перемещения вокруг здания необходимо установить леса.

Двускатная крыша – чем она хороша?

• Двускатная крыша – это довольно просто. А значит, ее возведение может стать первым опытом самостоятельного строительства. Хотя, конечно, лучше вначале потренироваться на гараже, беседке или сарайчике.
• Просто – значит красиво! Множество модных архитектурных стилей предполагает наличие именно такой крыши! Например, прованс и барнхаус, кантри и скандинавский стили.
• Простота общего принципа является основой для бесконечного количества вариаций. Двускатная крыша слишком проста для вас? А если удлинить конек и организовать вдоль одного из торцов террасу? А если расположить конек не посередине здания? А если разбить скучный протяженный скат слуховым окном? Декоративной башенкой?
• Крыша с двумя скатами устойчива к ветрам и снежным бурям, особенно при условии правильного выбора угла наклона.
• При покрытии однородных протяженных скатов образуется меньше отходов кровельных материалов.
• Окна на фронтонах по технологическому исполнению не отличаются от обычных окон в стенах. Можно организовать естественное освещение подкровельного пространства, не связываясь с более дорогими мансардными окнами, которые монтируются в плоскость ската.

Расчет постоянных и динамических нагрузок

Определяясь с уклоном односкатной крыши, вначале рассчитывают нагрузки, которые могут на нее приходиться. Бывают они постоянными и динамическими. К постоянным относят массу кровельного покрытия, дымоходы, антенны, тарелки и так далее – так как они всегда являются неотъемлемой частью крыши.

К динамическим или переменным нагрузкам относят такие, которые возникают с некоторой периодичностью. К ним можно отнести: снег, град, присутствие человека со всеми ремонтными инструментами и материалами. К этому еще можно добавить ветер, который способен срывать односкатные крыши из-за парусности кровельного покрытия.

Нагрузки, вызванные снеговыми осадками

Если представить, что угол односкатной крыши будет равняться 30º, в зимнее время на каждый квадратный метр покрытия будет прикладываться усилие в 50 кг. Это все равно, что на каждом квадратном метре будет сидеть по одному человеку.

Если же сделать уклон более чем на 45º, то, скорее всего, на такой крыше снег попросту не сможет задержаться (многое, конечно, зависит от шероховатости кровельного материала). Но для регионов России, расположенных на средней полосе со снегопадами средней интенсивности, достаточно уклона односкатной кровли в 30-35 градусов.

Допустимый минимальный уклон навеса для самостоятельного схождения снега равняется 10º. Максимальный же уклон равен 60º – сооружать крышу с более крутым углом нецелесообразно.

Владельцы односкатных крыш с недостаточным уклоном нередко берутся за лопату. Спасти может лишь площадь покрытия, так как с ее уменьшением, снижается и шанс прогиба кровельного материала.

Ветровые нагрузки

Все обстоит иначе в ветреных районах – с большими углами односкатные крыши из профнастила сооружать – категорически запрещается. К примеру, односкатной крыше с уклоном в 45 градусов приходится сопротивляться силе ветра, превышающей в 5 раз ту, которая действует на скат в 11 градусов. Исходя из этого, имейте в виду, что односкатную крышу сооружать нужно таким образом, чтобы ее низкая часть располагалась к подветренной стороне.

Смешанные нагрузки

Не забудьте дополнительно рассчитать для односкатной крыши и такие показатели, как сочетание кратковременных факторов с негативными непрекращающимися нагрузками. Имеются в виду критические величины, которые могут воздействовать на систему стропил. Многие, как ни странно, довольно часто не учитывают этот фактор, руководствуясь тем, что если крыша выдержит снег, значит, выдержит и любое воздействие ветра.

А представьте, что нескольким людям придется в сильный снегопад под порывами ветра взобраться на крышу. Сможет ли она одновременно выдержать нескольких человек, снежные осадки и сильный ветер? В такие-то моменты и случаются разного рода неприятные происшествия.

Расчет угла наклона односкатной кровли

Для того, чтобы рассчитать параметры кровли, правильнее всего обратиться к СНиП, где имеются все необходимые данные, методики и формулы расчета. К удивлению, специализированного расчета угла наклона односкатной кровли не имеется. Указывается только, что допускается угол от 2° до 60°, после чего рассматриваются детали и размеры конструкций. Поэтому основным источником информации становятся инструкции к различным кровельным покрытиям, в которых указываются оптимальные параметры укладки, и в том числе – диапазон углов наклона.

Минимальный угол уклона кровлиИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Нередко производители рекомендуют значения, отличные от требований ГОСТ, что объясняется развитием технологий и постоянными изменениями в технологии изготовления и химическом составе материалов

Практика вносит свои коррективы в рекомендуемые показатели, на которые следует обратить внимание

Рекомендованный угол уклонаИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Приступая к расчету кровли, следует прежде всего определиться со среднегодовым количеством снега в зимний период. Проще всего это выяснить по таблицам СНиП или из других источников:

Вес снегового покрова на горизонтальной плоскостиИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Необходимо учитывать, что минимальный угол наклона односкатной крыши наиболее экономичен с точки зрения расхода материалов и, соответственно, денег. При этом, возможность соскальзывания снега практически исчезает, он накапливается на крыше и создает значительную нагрузку на конструкции здания.

Чем выше угол наклона, тем больше потребуется кровельного материала. При этом, резко возрастает ветровая нагрузка, особенно опасная при фронтальном направлении на высокую сторону дома. Преобладающие ветра в разных регионах также можно изучить в таблицах СНиП:

Карта ветровых нагрузок в РФИсточник kak-sdelat-kryshu.ru

Немаловажный фактор – расположение дома. Если он находится в низине, прикрытый от ветра складками рельефа или другими зданиями, стоящими неподалеку, ветровые нагрузки существенно уменьшаются. И наоборот, если дом расположен на возвышении и открыт для воздействия ветра, нагрузки будут максимальными.

Это потребует выбрать минимальный наклон односкатной крыши, иначе риск ее потери становится слишком высоким. Рекомендуется учитывать все требования по ветровым нагрузкам при выборе, поскольку, в отличие от снеговых, они существуют в течение всего года и способны оказывать воздействие как в летний, так и в зимний период.

Окончательный выбор угла наклона производится исходя из сопоставления свойств кровельного покрытия и величины нагрузок. Не рекомендуется выбирать предельные значения, поскольку они создают слишком много рискованных ситуаций при появлении внешних воздействий экстремального характера. В любом регионе время от времени случаются обильные снегопады, образующие мокрые и очень тяжелые сугробы. Не исключение и ветра ураганной силы, которые случаются не часто, но последствия от них достаточно серьезные.

Последствия ветраИсточник izvestiy-kamen.ru

В видео можно увидеть строительство односкатной крыши:

Заключение

В заключение необходимо напомнить, что любой инженерный расчет – сложная задача, которая не должна выполняться неподготовленными людьми, в особенности, если речь идет о жилых или хозяйственных постройках. Вероятность появления ошибок почти стопроцентная, а следствием от них могут стать разрушения, потери имущества и травмы для людей. Поэтому выбор параметров кровли следует поручать опытным и грамотным специалистам, которые смогут принять оптимальные решения и исключат возможность появления ошибок.

В заключение

В целом конструкция стропильной системы с двумя скатами выглядит просто и понятно. Перед тем как приступить к установке стропил двухскатной основы своими руками, лучше подготовить чертеж с точными расчетами. Пусть он будет хотя бы схематичным. Далее можно начинать просчитывать количество необходимого материала и другие детали. Симметричное устройство стропильной системы двухскатной крышной системы не предполагает мансарды, дополнительной комнаты или чердака под кровлей. Значит, утепление изнутри не требуется. Нужно ли класть утеплитель под наружный кровельный материал? Это зависит от региона. На севере утепление желательно, на юге – не обязательно. Утепляют минеральной ватой, стекловатой, керамзитом, пенобетоном, пенополиуретаном, вспененным стеклом. Современные материалы – пенополиуретан и вспененное стекло – хорошо зарекомендовали себя. Стоят в 2-3 раза дороже обычной минваты, но и служат дольше (в среднем от 10 до 15 лет, против 5-7, как в случае с минватой).

Важно точно просчитать угол наклона двускатной крыши, чтобы не возникло проблем в ходе эксплуатации. Это основные моменты того, как сделать двухскатную крышу своими руками

Подробнее можно узнать из видео:

Watch this video on YouTube