Кровельная конструкция – один из главных ограждающих элементов здания, к качественным характеристикам которого предъявляются достаточно жёсткие требования.

Одним из наиболее распространенных материалов для обшивки крыши является металлическая черепица, которая изготавливается из тонких стальных, алюминиевых или медных листов.

Сверху элементы оснащаются полимерным покрытием, которое защищает металл от агрессивных внешних воздействий.

Внешне металлочерепица похожа на керамическую, однако она более прочная. Этот материал применяется для покрытия скатных кровель, уклон которых должен быть не меньше 14 градусов .

Это сборная каркасная конструкция крыши , состоящая из множества деревянных или металлических деталей. Она опирается на несущие стены , являющиеся надежным основанием для всех вышележащих элементов. Стропильная система служит своеобразным скелетом, на основании которого производится , — и крыши, а также укладка кровельного финишного кровельного слоя.

Стропильная система

Составные элементы стропильной крыши, и их основные характеристики:

• Мауэрлат. Брус из хвойной породы, который является связующим элементом между стропилами и нижележащими конструкциями. Имеет квадратное поперечное сечение со стороной 100 или 150 мм. Мауэрлат укладывается вдоль несущей стены по всей ее длине. При помощи мауэрлата нагрузки от кровли равномерно распределяются по всему зданию.
• Лежень. Брус, имеющий квадратное сечение аналогичное мауэрлату. Он укладывается поперечно несущим стенам, так как служит для перераспределения нагружения от кровельных стоек.
• Стропильная нога. Из этих элементов создается основная треугольная конструкция кровли, испытывающая всю тяжесть внешних атмосферных воздействий (дождь, ветер, снег, град и т.д.).
• Стойка. Вертикальные связующие элементы, распределяющие сжимающие нагрузки от конькового узла по всей площади несущих стен. Выполняются из квадратных брусьев, длина ребра которых определяется расчетом.
• Затяжка. Является завершающим горизонтальным элементом треугольника из стропильных ног, не позволяющий им расползтись под давлением внешних нагрузок и собственного веса крыши. Используется в системах с висячими стропилами.
• Подкосы. Воспринимают и перераспределяют изгибающие нагрузки от конькового узла.
• Обрешетка. Состоит из досок, брусков или фанерных листов (в случае последующей укладки битумной черепицы), которые располагаются относительно стропильных ног под прямым углом, являясь при этом дополнительным жетсткостным элементом.
• . Место стыка двух скатов крыши.
• Свес. Кровельный элемент, выступающий за несущие стеновые конструкции на расстояние около 0,4 м. Его назначение – ограничить проникновение влаги к стенам.
• Кобылки. Эти элементы присоединяются к концам стропил в случае, если они имеют недостаточную длину для организации свеса.

Разновидности скатных крыш

В зависимости от количества наклонных плоскостей, кровельные конструкции можно разделить на:

В частном домостроении чаще всего применяется вариант двухскатной кровли , так как он имеет ряд преимуществ. К ним можно отнести:

1. Практичность. Двухскатная кровля обладает значительным углом наклона, благодаря которому дождевая вода не скапливается на ее поверхности, а снеговая и ветровая нагрузка распределяются наиболее оптимально.
2. Простота устройства и эксплуатации. Сборка и стыковка двух скатных элементов производится значительно проще, чем у сложных кровельных конструкций. К тому же, ремонт такой крыши будет также несложным.
3. Эстетичность. Кровля с двухскатной конструкцией органично пишется в окружающую инфраструктуру.
4. Надежность (если осуществлен правильно).
5. Демократичная цена составляющих материалов.

Виды скатных крыш

Двускатная крыша — стропильная система под металлочерепицу

Каркас из стропил под двухскатную крышу из металлочерепицы не имеет существенных отличий от конструкций с другими укрывающими кровельными материалами.

Но, ввиду того, что металлические тонкие листы имеют малый удельный вес , стропила будут испытывать меньшую постоянную нагрузку.

Это позволяет уменьшить значение их поперечного сечения, за счет чего удастся значительно сэкономить на покупке деревянных материалов.

Для кровли под металлочерепицу оптимальный угол наклона должен составлять не менее 14 градусов.

Для кровли с двумя скатными элементами применяются следующие варианты обустройства каркаса:

Наслонные стропила под металлочерепицу.

В этом случае 2 несущие стропильные ноги скрепляются между собой при помощи лежня (горизонтально) и стойки (вертикально). Лежень укладывается параллельно мауэрлатному элементу, принимая при этом на себя часть силовых воздействий. Стропильная система под металлочерепицу воспринимают на себя только изгибающие нагрузки , что значительно влияет на подбор расчетного поперечного сечения. Такая система может применяться для зданий с большими и малыми пролетами.

Виды стропил

Висячие стропила.

В отличие от наслонных систем, в таком варианте две стропильные ноги скрепляются между собой только в коньковом узле . При этом возникают существенные распирающие усилия на несущие элементы, что ограничивает применение висячих стропил только для зданий с пролетом не более 6 м. В некоторых случаях встречается установка дополнительного связующего элемента – затяжки, принимающего на себя часть распорных нагружений.

Они могут быть выполнены из дерева или метала, а также устанавливаться внизу (выполняют роль несущей балки) или вверху треугольной конструкции. Стоит учесть, что чем выше располагается затяжка, тем большие усилия она будет воспринимать.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Для обеспечения качественной работы затяжки необходимо позаботиться о надежности скрепления с несущими стропильными ногами.

Комбинированный вариант

Используется для создания оригинальной кровельной конструкции. Включает в себя элементы как висячей, так и наслонной системы.

Как рассчитать угол наклона стропил?

Для осуществления двухскатной крыши нужно знать несколько геометрических значений здания , а именно:

• Половина ширина пролета — L;
• Расстояние от несущей стены до конька крыши (или высота опорной стойки) – H.

Стандартная формула: α = arctg(L/H)

Где α – искомый угол наклона кровли.

Зная это значение можно вычислить длину несущей стропильной ноги:

l = H/sinα.

Где l – длина стропильного элемента.

Угол наклона стропил

Как рассчитать нагрузку?

Для осуществления правильного подбора деталей каркаса крыши необходимо рассчитать значения временной и постоянной нагрузки , действующих на ее конструктивные элементы.

Постоянная нагрузка включает в себя вес всех элементов , а также масса самих несущих элементов и обрешетки.

В состав временных вариантов нагружения входят силовые воздействия от ветра, снегового покрова, дождевых масс, а также вес человека (для учета вариантов последующего ремонта).

Расчет постоянной нагрузки

Вес кровельного пирога.

Определяется путем сложения масс всех его элементов, а именно паро-, гидро- и теплоизоляции, а также кровельного настила из металлочерепицы. При этом вес одного погонного метра (можно найти в нормативной документации) умножаются на значение его длины.

Вес стропильной системы.

Определяется путем сложения весовых значений обрешетки, чернового настила, а также несущего каркаса. Масса каждого элемента рассчитывается по формуле:

M = V * p ,

Где V – объем элемента, рассчитываемый в зависимости от геометрических характеристик поперечного сечения и длины элементы;

P – Плотность используемой древесины (зависит от породы).

Общая постоянная нагрузка= вес стропильной системы + вес кровельного пирога.

Расчет временного нагружения

Ведется в соответствии с нормативной документацией (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» или Еврокод «Воздействия на конструкции» часть 1-4).

Для определения значения ветрового воздействия конструкцию крыши условно разделяют по высоте на несколько частей. Для каждой из них рассчитывается значение ветровой нагрузки. Для получения общего ветрового давления их необходимо суммировать.

Формула для расчета:

Wm=Wo×k×c ,

Где Wm – значение ветровой нагрузки;

Wo – нормативное значение давления ветра, определяемое по картам районирования;

k – коэффициент давления ветра (определяется в зависимости от высоты по нормативной документации);

с – аэродинамический коэффициент (для двухскатной крыши – 0,8).

Определяется по формуле:

S = µ×So ;

Где So – нормативное значение снеговой нагрузки, определяемое по карте районирования.

µ — коэффициент, который определяется в зависимости от угла наклона крыши:

• Для α≤30 град. — µ=1
• Для α≥60град. — µ=0
• Для 30≤α≤60 град. — µ=0,033×(60-α)

Районы снеговой нагрузки

Как выбрать брус и рассчитать шаг стропил под металлочерепицу?

Определение значения поперечного сечения бруса стропильного элемента производится в несколько этапов.

Расчет нагрузки, распределенной на каждом погонном метре конструкции:

Qр = L×Q ;

L – Шаг стропил.

Значение L рассчитывается следующим образом:

Длину ската крыши делят на предполагаемый шаг конструкций (для удобства чаще всего принимают равным 1). Затем к полученному значению прибавляется 1. Полученное значение отражает количество стропил, которые нужно установить на одну скатную поверхность крыши. На последнем этапе определяется значение осевого расстояния между стропильными элементами, путем деления длины ската кровли на количество стропил.

Расстояние между стропилами под металлочерепицу — стандартный шаг составляет 0,6-0,95 м.

Шаг стропил

Затем определяемся с максимальным рабочим участком стропильной ноги (Lmax). Переходим к расчёту поперечного сечения. Для этого находим его высоту по формуле:

H ≥ 8.6*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α<30 град;

H ≥ 9.5*lmax * sqrt(Qp/(b*r)) , при уклоне кровли α≥30 град;

Где b – ширина поперечного сечения,

r – значение нормативного сопротивления древесины к изгибающим нагрузкам (определяется по нормативной документации в зависимости от сорта древесины).

Для упрощения расчетов нужно пользоваться таблицей стандартизации стропильных элементов (ГОСТ 24454-80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры»).

При несоблюдении неравенства необходимо увеличить значение геометрических характеристик сечения и повторить расчет.

В чем отличие стропильной системы для холодной и теплой кровли?

Главным отличием этих двух кровель является система опирания стропильных элементов. В случае устройства теплого чердака главным опорным элементом служит мауэрлат, а также опорная балочная система. В холодной кровле стропила устанавливаются непосредственно на несущие стены .

Монтаж стропил под металлочерепицу

Все монтажные работы по устройству кровли ведутся на достаточно большой высоте. Чтобы свести к минимуму риск падений, а также значительно упростить высотные работы, можно собрать каркас несущей стропильной системы на земле .

Для этого необходимо создать шаблон из досок, по которому и будет осуществляться дальнейшая сборка.

Он изготавливается в несколько этапов:

• Доски подымаются над стенами здания, выравниваются, а затем скрепляются при помощи гвоздя.
• Выравнивают угол наклона досок в соответствии с проектом, путем их опускания и подъема. Элементы фиксируются.
• В результате должна получиться конструкция, напоминающая по форме будущую стропильную систему, выполненную в соответствии с расчетными геометрическими размерами крыши.
• Шаблон опускается на землю, в соответствии с ним чистовые элементы фиксируются между собой. Более подробно на видео ниже.

Затем следует позаботиться об установке опорного элемента – мауэрлата. Как говорилось ранее, он укладывается на несущие стены в продольном направлении. Крепление производится при помощи шпилек (на армопоясе или кладке) или с помощью катанки (для зданий с небольшой кровельной высотой).

ОСТОРОЖНО!

При использовании шпилечного соединения, связующие элементы не нужно наглухо замуровывать в стену. Они должны выступать из стены на 30-40 мм, так как на шпильки будет накручиваться гайка.

Следующим этапом будет создание конькового прогона , служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли. Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы.

Монтаж. Часть 1

После установки этих элементов можно осуществлять подъем и монтаж основного стропильного элемента, собранного по шаблону. Скрепление с мауэрлатом может осуществляться 2-мя способами:

Жестким соединением. Осуществляется при помощи уголков и брусов. Реже используются скрепление посредством запила на стропильных ногах, с последующей фиксацией гвоздями или скобами.

Особенности: помимо основного соединения необходимо осуществлять привязку стропил к стене при помощи анкеров или проволочной конструкции.

Скользящим. В его основе лежит создание шарнирного соединения. Его делают при помощи стыкования элементов с использованием запилов. Элементы соединяются металлической закладной деталью с отверстиями для болтов, или 2-мя гвоздями, которые нужно забивать под углом.

Осуществлять монтаж деревянных ферм нужно в определенной последовательности. Сначала устанавливаются крайние фермы, расположенные на торцах здания. Затем между ними натягивается шнур или веревка, с помощью которых проверяется вертикальность их установки. Далее под шнуром ведется дальнейшая установка стропильных конструкций в соответствии с заданным проектным шагом.

Монтаж. Часть 2

Создание кровли из металлочерепицы – довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков и набитой руки. Поэтому для осуществления правильного монтажа нужно как минимум работать под наблюдением грамотного специалиста.

Полезное видео

Видео-инструкция самостоятельной установки стропильных ног:

Стропила, или иначе стропильные ноги, являются скелетом кровли.

Ее основой.

И поэтому от того, насколько правильно рассчитаны параметры стропильной системы, насколько правильно выполнен ее расчет и монтаж, зависит жизнеспособность крыши.

В зависимости от того, какой планируется одна из функций крыши: мансарда или холодный чердак, какой кровельный материал предстоит использовать, стропильная система может меняться.

Если предстоит на жилой дом уложить натуральную черепицу, то система стропил должна быть усиленная.

А если предстоит уложить профнастил на сарай, то подойдет и облегченная система.

С точки зрения геометрии стропильная конструкция является набором треугольников.

Для того, чтобы изготовить стропильную систему нужного размера необходимо знать:

• угол наклона скатов;
• сечение доски, из которой изготавливают стропильные ноги;
• их длину;
• размеры разных опорных элементов.

Одним из важнейших показателей, который оказывает большое влияние на прочность системы и ее устойчивость, является .

То есть, расстояние, на котором они располагаются друг от друга.

Для частных жилых домов эта величина, как правило, принимается от 60 до 100 сантиметров.

На величину расстояния между оказывают влияние очень большое количество всевозможных факторов.

Поэтому требуется выполнение точного расчета этого параметра.

Производят расчет в такой последовательности:

1. Измеряют длину ската крыши. Затем следует разделить полученную величину на примерный ьных ног.
2. К полученному значению следует прибавить единицу и округлить в большую сторону полученное число до ближайшего целого числа. Таким способом произведен расчет количества стропил для одного ската крыши определенной длины.
3. Теперь имеющуюся длину ската следует разделить на полученное количество стропильных ног. Получаем точное расстояние между ними.

   Которое и принято называть шагом.

4. Ось всегда проходит по центру стропила.

Следует знать, что промежуток между стропилами для разных видов кровельного покрытия может быть разным.

Даже если длина ската будет одинаковой.

Шаг для различных кровельных материалов

Под металлочерепицу

Кровля из металлочерепицы является сегодня одной из самых распространенных для строительства крыш частных домов.

Этот материал, являющийся имитацией натуральной керамический черепицы, перед своим оригиналом имеет много преимуществ:

• металлочерепица отличается малым весом и для нее не требуется устраивать усиленную стропильную систему;
• малый вес существенно упрощает монтаж металлочерепицы и процесс монтажа происходит намного быстрее.

Небольшая масса листов металлочерепицы позволила сделать более простым соблюдение большинства параметров каркаса.

Например, можно существенно снизить толщину основного материала, на обрешетке уменьшить сечение брусьев, шаг установки стропильных ног сделать больше.

Если предстоит в качестве кровельного материала использовать металлочерепицу, то интервал установки стропил может быть в диапазоне 0,65 - 0,90 см.

Достаточно вбить параметры своей кровли в определенные поля и готово!

Но следует знать, что программы и онлайн калькуляторы существуют как бесплатные, так и требующие оплаты!

Видео о монтаже стропильной системы.

Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Конструкция двускатной крыши для частных домов выбирается чаще всего, так как она является оптимальным вариантом по простоте монтажа и удобству эксплуатации, по прочности и надежности, а также по стилевому решению. Двускатная кровля по-другому называется щипцовой и имеет два ската, которые могут быть расположены по отношению друг к другу под одинаковым или разным углом, то есть может представлять собой равнобедренный или разносторонний треугольник. Последний вариант все чаще можно встретить среди новостроек, так как он становится модным стилевым решением. И, кроме оригинальности, такая крыша обладает некоторыми положительными особенностями, которые упрощают ее эксплуатацию.

Подобный тип стропильной системы может использоваться под все типы кровельных материалов, но обрешетка, закрепляемая на стропила, для каждого из покрытий имеет свои параметры.

Двускатная крыша: стропильная система под которой имеет свои особенности, должна быть тщательно изучена и рассчитана еще загодя, перед покупкой материалов и проведением ее монтажа. Попробуем разобраться в этих вопросах.

Разновидности конструкций двускатных крыш

Для начала необходимо разобраться, какие конструкции двускатных крыш бывают, так как придется выбирать наиболее подходящую для конкретного строения.

• Простая равносторонняя двускатная конструкция

Этот вариант двускатной конструкции можно назвать традиционным и самым применяемым, так как он прост в монтаже и обслуживании, а также отличается долговечностью и надежностью.

Симметрия в этой системе помогает достичь равномерности нагрузки на мауэрлат и несущие стены. При правильном выборе сечения бруса для обустройства стропильной системы и мауэрлата, эти детали обеспечат необходимый для длительной эксплуатации крыши запас прочности. Дополнительной надежности конструкции придадут правильно установленные стойки, подкосы и затяжки.

Недостатком этой системы для обустройства внутри чердачного пространства помещений является то, что после установки стен и потолка большую площадь занимают глухие зоны в угловых областях конструкции, которые остаются незадействованными.

• Простая асимметричная двускатная конструкция

Асимметричная двускатная конструкция отличается от традиционной системы тем, что ее скаты располагаются под разным углом. Так, один из них обычно составляет больше 45 градусов, что позволяет увеличить полезную площадь чердачного пространства, в котором вполне можно обустроить жилое помещение, естественно, при должном утеплении.

Еще одним важным достоинством подобной конструкции может стать меньший по площади скат, который рекомендовано спланировать с подветренной стороны строения, где на крыше всегда собирается большое количество снега. Небольшой же по размеру, но с большой крутизной скат не будет задерживать на своей поверхности больших сугробов.

К недостатку асимметричной конструкции можно отнести более сложный ее расчет для достижения равномерного распределения нагрузки на стены дома.

• Ломаная двускатная конструкция

Эту двускатную стропильную систему можно назвать редкостью, хотя благодаря такому расположению скатов в чердачном пространстве формируется достаточно большая комната, которая может быть использована под жилое или хозяйственное помещение.

Кроме такой стропильной системы к ломаной двускатной конструкции можно отнести и мансардный вариант установки стропил.

Оба ската «изломаны» — явный выигрыш в полезной площади чердачного помещения

3 – Стойка, установленная на лежень.

4 – Стропило.

5 – Обрешетка.

Наслонная система отличается от висячей тем, что устанавливается на строение, имеющее внутренние капитальные перегородки. Капитальные внутренние стены используются для закрепления на них лежня, на который устанавливаются стойки, подпирающие коньковый прогон, с которым скрепляются верхние концы стропильных ног. Затем на стропила фиксируются доски обрешетки.

Эта конструкция более популярна, чем висячая, так как надежна и проста в монтаже.

крепления для стропил

Висячая стропильная система

Схема висячей стропильной системы выглядит так, как показано на иллюстрации, и включает следующие основные элементы:

1 – Несущие стены.

2 – Мауэрлат.

3 – Стропило.

4 – Обрешетка.

5 – Затяжка (ригель).

Висячая система стропил монтируется на две внешние несущие стены, на которые предварительно закрепляется мауэрлат. Этот вариант крыши может быть применен только в том случае, если расстояние между несущими стенами составляет не более 7000 мм, так как кроме них дополнительная опора для стропильной конструкции кровли отсутствует. Такую систему обычно оснащают затяжками, подкрепленными откосами – эти элементы снимут часть нагрузки со стен строения.

Кроме наслонных и висячих систем, существуют комбинированные варианты, которые включают в себя отдельные элементы той и другой конструкции.

Когда стропильная системы будет выбрана, рекомендовано перед покупкой материалов, составить подробный чертеж крыши с проставленными размерами — так будет легче вычислить количество всего необходимого и сумму на их приобретение. Кроме этого, такая схема значительно поможет произвести монтажные работы. Но для того, чтобы составить чертеж, придется провести некоторые

Как рассчитать параметры двускатной стропильной системы

Правильно рассчитать параметры элементов для монтажных работ – очень важно. Для этого сначала рекомендовано составить список всего необходимого и произвести расчет пошагово. Все расчеты следует производить с запасом в 10÷15%, не допуская излишней экономии, которая будет в ущерб качеству и прочности конструкции.

Если эту часть работы решено выполнить самостоятельно, нужно обязательно сверяться с техническими документами, разработанными специалистами, например, размещенными в СНиП.

Основными направлениями расчета будут три взаимосвязанные величины - крутизна ската, высота конька над перекрытием и длина стропильных ног. Далее, имея линейные параметры, необходимо будет определиться с сечением материала для стропил. А вот оно уже, в свою очередь, зависит и от выпадающих на стропильную систему нагрузок.

Нагрузки на стропильную систему

Нагрузки на стропильную систему разделяют на три категории:

• Постоянные нагрузки. К этой категории можно отнести те, которые будут постоянно держать в напряжении стропильную систему – , утеплителя, если он предусмотрен, кровельного покрытия, ветрозащитной, гидро- и пароизоляционной пленки, крепежных элементов, отделочных материалов для внутренней части чердака. Вес всех элементов и материалов, необходимых для кровельного «пирога», суммируется, и в среднем должна получиться оптимальная величина в 40-45 кг/м². Желательно рассчитать материалы таким образом, чтобы вес 1 м² не превышал 50 кг/м², особенно в том случае, если используется система крыши с висячими стропилами.
• Кратковременные нагрузки. Такие нагрузки возникают периодически и могут иметь разное воздействие на конструкцию. К ним относятся такие воздействия:

— вес людей при ремонтных работах;

— климатические температурные воздействия;

— возможные нагрузки от наледи.

Эти внешние нагрузки лежат в большой зависимости от особенностей региона постройки. Кроме того, их величина напрямую зависит и от крутизны скатов. Так, например, на пологих скатах решающую роль будет играть снеговая нагрузка. С ростом крутизны кровли влияние снегового давления уменьшается, но зато растет зависимость от ветрового воздействия. На скатах крутизной свыше 60 градусов снеговая нагрузка и вовсе списывается со счетов, но зато парусность крыши возрастает в разы, и ветер становится доминирующим внешним воздействием.

Данные для расчетов можно найти в СНиП 2.01.07- 85*«Нагрузки и воздействия» в разделах «Снеговые нагрузки» и «Ветровые нагрузки». При этом учитывать необходимо не только регион расположения дома, но и место его строительства — низина или возвышенность, отдельно стоящее строение или окруженное другими зданиями.

Удобный алгоритм расчета нагрузок будет приведен чуть ниже.

• Особые нагрузки. К этой категории относят такие факторы, как сейсмические воздействия, ураганный ветер, деформационные процессы вследствие оседания грунта, которые обычно называют форс-мажорными обстоятельствами. Предусмотреть все невозможно, и для того чтобы крыша выдержала все эти испытания, рекомендовано закладывать дополнительный запас прочности при приобретении материалов и монтаже конструкции.

Если крыша будет устанавливаться на старое здание, необходимо рассчитать несущую способность фундамента и стен, так как новая крыша может иметь больший вес, чем старая. Подобные расчеты могут профессионально осуществить только специалисты, но произвести такие вычисления необходимо в обязательном порядке, иначе придется не только менять крышу, но и производить ремонт всего строения. Специалистам при этом необходимо будет предоставить проект крыши, в котором будут указаны все ее параметры.

Угол наклона скатов стропильной системы и высота конька

Угол расположения скатов крыши определяется выбором , так как каждый из них требует персонального расчета. Часто сам производитель конкретной марки покрытия дает необходимые рекомендации, но если говорить об общих требованиях, например, для нашего случая - металлочерепицы, то для нее угол уклона должен составлять не менее 20 градусов.

Увеличение угла уклона значительно расширит чердачное пространство, но для возведения такой крыши потребуется больше строительных материалов и, конечно же, значительно возрастет стоимость постройки.

Итак, любую двускатную стропильную систему, неважно, симметричную или нет, можно представить в виде треугольника.

Его вершины:

— точка «а» – это внешняя точка пересечения К этой вершине прилегает угол «А», определяющий крутизну ската кровли.

— точка « b» — вершина конька.

— точка «с» — пересечение отвесной линии от конька с перекрытием или просто верхним уровнем стены.

Известная исходная величина – « D» длина основания треугольника. Для симметричной крыши – это половина пролета. Для асимметричных вариантов – может быть и иной, это несложно определить.

«Н» — высота конька над основанием (перекрытием);

« L» – длина стропильной ноги, которая при желании может быть увеличена на величину «m» для формирования карнизного свеса.

По известным тригонометрическим соотношениям:

Н = D × tgA

Таким образом, можно или от заданного значения угла А определить высоту конька, или же, наоборот, заранее планируя определенную высоту чердачного помещения, определиться с крутизной ската.

Все это позволяет легко сделать размещенный ниже калькулятор. Меняя значение угла «А» можно прийти к оптимальному значению высоты «Н» .

Каждый из индивидуальных застройщиков знает, что крыша любого дома является одним из его важнейших конструктивных элементов. Крыша защищает строение от воздействия различных неблагоприятных атмосферных явлений, таких как снег, дождь, палящие солнечные лучи, а также способствует сохранению в жилище тепла. Следовательно, чтобы кровля эффективно справлялась с возложенными на нее функциями, она должна обладать адекватной надежностью и высокой прочностью.
Как известно, основой любой прочной крыши является ее каркас или стропильная система. От того, как грамотно будет спроектирована и впоследствии правильно собрана стропильная система строения, зависит надежность и прочность кровли, а также срок эксплуатации всего здания.
Стоит лишний раз напомнить, что от тщательности предварительно выполняемых расчетов, а точнее, от правильности выбора шага между стропилами крыши, которая впоследствии будет укрыта металлочерепицей, зависит надежность кровельной конструкции.
Если в ходе предварительно выполняемых расчетов неверно определить воздействующие на крышу нагрузки, неправильно оценить параметры стропил, в ходе последующей эксплуатации возможна деформация кровли или даже полное ее разрушение.
В ходе расчета конструкции стропильной системы необходимо выполнить правильный расчет расстояния между стропилами. Эта часть расчета не представляет особой трудности в том случае, если для этой цели использовать стандартные методики расчета, используемые специалистами.
Особенности конструкции стропильной системы зависят от разновидности кровельного покрытия (в нашем случае это металлочерепица), а также от воздействующих на кровлю нагрузок. Эти нагрузки могут носить как временный, так и постоянный характер.

К категории временных нагрузок относятся следующие воздействия:

• создаваемое потоками ветра давление;
• масса лежащего на крыше снега;
• масса влаги, выпадающей в виде дождя;
• нагрузки, возникающие в ходе выполнения тех или иных ремонтных работ.

К разряду постоянных нагрузок относятся следующие факторы:

• масса кровельного покрытия;
• масса материалов, предназначенных для утепления кровли;
• масса отделочных и облицовочных материалов (при наличии мансарды);
• масса обрешетки и стропильной конструкции.

В ходе проектирования конструкции каркаса, прежде всего, нужно определиться с его типом, который напрямую зависит от способа установки стропил. Стропила могут быть наклонными, висячими или комбинированными. Количество проектируемых стропил, их сечение и расстояние между ними выбирают в зависимости от типа чердака. Чердак может быть либо мансардным, либо нежилым.
Для изготовления конструкции стропильной системы используют древесину хвойных пород, обладающей влажностью не более 20%. Выбираемая для стропил древесина не должна иметь синевы и гнили. Выбранный для изготовления пиломатериал тщательно обрабатывают антипиренами и антисептиками.

Подготовительный этап

Создание крыши любого строения начинается с выбора типа и материала, используемого в качестве кровельного покрытия. В настоящее время большинство индивидуальных застройщиков выбирают в качестве кровельного покрытия для своего жилища металлочерепицу. Крыша, созданная с использованием этого материала, прочна, долговечна, характеризуется высокой привлекательностью внешнего вида, сам материал не дорог и прост в монтаже. При этом, металлочерепица гораздо легче своего аналога – керамической черепицы.
Внешне, крыша, созданная с использованием металлочерепицы, имеет такой же привлекательный вид, как и кровля, в которой использована черепица из глины. Однако, если сравнивать металлическую и глиняную черепицу, необходимо отметить преимущества которыми обладает металочерепица в сравнении со своим глиняным аналогом:

• листовая черепица из металла является более технологичным материалом, в результате чего создание кровельного покрытия не занимает много времени и прочих ресурсов;
• металлочерепица обладает меньшим, в сравнении с ее глиняным аналогом, весом, числовое значение которого можно определить из соотношения: (масса 1 м² глиняной черепицы) – (масса 1 м² металлочерепицы) = 35 кг.

Расчет количества стропил и шага их установки

Таблица зависимости длины стропил от шага между ними и сечения используемого бруса

Длина стропил, м	Расстояние между стропилами, см	Размер сечения бруса стропила, см
до 3	120	8 х 10
до 3	180	9 х 10
до 4	100	8 х 16
до 4	140	8 х 18
до 4	180	9 х 18
до 6	100	8 х 20
до 6	140	10 х 20

Для расчета требуемого количества стропил нужно последовательно выполнить следующие операции:

1. Выполнить измерение длины ската крыши. Затем полученную величину разделить на значение длины шага между соседними стропилами.
2. Добавить единицу к величине, полученной в ходе расчетов по пункту № 1. Округлить полученное значение до целого числа. По аналогичной методике выполнить расчет количества стропильных ног для ската крыши.
3. Далее, величину длины ската следует разделить на численное значение количества стропил, после чего определить оси их установки.
4. Шаг стропил находится в прямой зависимости от разновидности кровельного покрытия, а также от угла наклона ската крыши.

Например. Значение длины ската равно 18 метров. Размер шага между стропилами имеет значение 0,8 м. Следовательно, 18/0,8+1=23,5≈24. Итак, для создания каркаса крыши потребуется 24 стропила.

Установка стропил

Необходимо отметить, что стропильные системы, создаваемые для различных видов кровли, имеют незначительные отличия. Разница зависит от размеров листов используемого материала, а также от их собственной массы. Для создания конструкции стропильной системы потребуется подготовить следующие материалы и инструменты:

• ножовка для работы с древесиной;
• бензопила;
• стамеска;
• плотницкий топор;
• строительный степлер;
• отвес и строительный уровень;
• шуруповерт;
• электрическая дрель;
• молоток;
• саморезы;
• гвозди;
• металлические элементы, предназначенные для крепления стропил;
• доска 50х150 мм, предназначенная для стропил;
• брус 150х150 мм, используемый для создания мауэрлата;
• доска 25х100 мм, предназначенная для возведения обрешетки;
• брус 30х50 мм, используемый в ходе постройки контробрешетки.

После того как выполнены все требуемые расчеты, подготовлены соответствующие инструменты и материалы, можно приступать к сборке конструкции стропильной системы, на которую в дальнейшем будет уложена металлочерепица.

Порядок возведения конструкции стропильной системы:

1. Прежде всего, из бруса соответствующего сечения необходимо установить мауэрлат. Мауэрлатом называют основание конструкции крыши, которое принимает на себя нагрузку от стропильных ног. Выбранный для этой цели брус необходимо уложить по периметру стен, в пределах заранее подготовленного арматурного пояса, после чего закрепить посредством анкерных болтов. Под брус следует обязательно уложить слой гидроизоляции в виде полосы рубероида необходимого размера.
2. На горизонтальной ровной поверхности, в соответствии с данными предварительно подготовленных эскизов, необходимо создать шаблон, используя для этого ровные доски. Шаблон служит для последующего изготовления стропильных ферм. В коньке они должны крепиться гвоздями или пластинами из металла.
3. В брусе, из которого ранее был сделан мауэрлат, на предварительно рассчитанных расстояниях, выполняют выемки соответствующего размера, предназначенные для последующего монтажа стропильных ног.
4. Изготовленные ранее фермы поднимают на крышу и устанавливают на брус. При этом, первыми необходимо крепить крайние блоки. Вертикальность их установки необходимо проверять, используя отвес.
5. Далее, между двумя крайними фермами следует натянуть шнур, по которому будут установлены оставшиеся элементы. К брусу мауэрлата стропильные ноги нужно крепить посредством саморезов и металлических уголков.
6. В верхней части ферм следует установить горизонтальные деревянные перемычки.
7. В нижней области стропильных ног необходимо обустроить карнизный свес, вылет которого от вертикальной плоскости стены дома должен быть не менее 50 см. Для этой цели в соответствующем месте стены, на уровне концов нижней части стропил, следует установить доску или брус соответствующего размера. Конец стропильной ноги должен быть закреплен с одной стороны короткой доской, которую называют «кобылкой», а с другой стороны его крепят к стене.

Обработка конструктивных элементов стропильной системы

В ходе своей последующей эксплуатации стропильная система кровли будет подвержена воздействию ряда неблагоприятных факторов, поэтому в ходе ее возведения необходимо обеспечить пропитку деревянных частей конструкции, создавая, подобным образом, следующие разновидности защиты:

Подготовка каркаса для укладки кровли

Для последующей укладки металлочерепицы, стропильную конструкцию необходимо подготовить. С этой целью следует выполнить в указанном порядке следующие мероприятия:

1. На поверхности деревянных стропил, на которых впоследствии будет уложена металлическая черепица, необходимо развернуть предназначенную для защиты от влаги специальную пленку и закрепить ее к брускам конструкции посредством степлера. В ходе монтажа пленки необходимо обеспечить нахлест между рядом укладываемыми полосами не менее 150 мм, стыки между соседними полосами необходимо проклеивать клейкой лентой. Провес пленки должен быть около 20 мм.
2. Поверх смонтированной гидроизоляционной пленки необходимо обустроить контробрешетку. Для этой цели используются деревянные бруски сечением 30х50 мм. Контробрешетка будет обеспечивать кровле необходимый вентиляционный зазор.
3. Далее, на смонтированную контробрешетку необходимо закрепить доски сечением 100х25 мм. При этом, их необходимо укладывать так, чтобы первая снизу доска имела в два раза большую толщину в сравнении со следующими досками. Шаг обрешетки должен находиться в пределах 350 – 450 мм.
4. На подготовленный подобным образом каркас следует установить арматуру системы водоотвода кровли.
5. По окончании описанных выше работ стропильную систему кровли можно считать полностью подготовленной к последующей укладке металлочерепицы.

Чем тщательнее будут сделаны предварительные расчеты, и в частности, чем правильнее будет определен шаг стропил под металлочерепицу, тем, наверняка, надежнее будет каркас будущей крыши.

Если при расчетах определить нагрузку на стропильную конструкцию неверно, недооценить параметры стропил, в будущем такие ошибки могут стать причиной нарушения кровельного покрытия или изменения формы стропильных ног, а также привести к обрушению основания из стропил.

При расчете конструкции крыши необходимо делать и расчет расстояния, которое будет между стропилами. Определение данных параметров не представляет особой трудности, если правильно воспользоваться общими методиками расчетов такого расстояния, принятыми среди специалистов.

Расчет шага между стропилами

Промежуток между стропильными ногами принято называть шагом стропил или шагом стропильных ног.

Обычно в конструкции крыши это расстояние не должно быть больше одного метра, допустимый минимум – 60 сантиметров.

Чтобы для заданной длины крыши произвести расчет необходимого количества стропил, соответственно, определить шаг стропил, действовать надо следующим образом:

1. По карнизу крыши измеряется длина ската.
2. Полученное значение делится на единицу измерения, в данном случае на выбранный шаг стропил. Например, при шаге стропил в 1 метр длина делится на 1, если шаг – 80 см, то на 0,8 и т.д.
3. На следующем этапе расчетов к полученному результату добавляется единица, затем это значение округляют в большую сторону. Так выясняется нужное количество стропил, которые предполагается установить на один скат крыши.
4. Общую длину ската потребуется разделить на полученное количество стропил – в результате получаем значение межосевого промежутка между стропилами, которое и называют шагом стропил.

Например, при длине кровельного ската 27,5 м и стропильного шага длиной 1 м вычисление будет таким:

Соответственно, 29 стропил понадобится для ската кровли.

Итак, 95 см – это и есть промежуток между осями стропил, устанавливаемых на скате крыши.

Однако в общей методике расчетов не учитываются особенности определенных материалов для кровли.

Наиболее часто встречающиеся виды покрытий можно рассмотреть подробно – как, согласно рекомендациям профессионалов, следует подбирать шаг стропил при сооружении стропильной системы в зависимости от выбранной разновидности кровельного материала.

Шаг стропил под покрытие из металлочерепицы

При постройке загородных домов наиболее частым материалом для кровли становится металлочерепица.

Кровля из металлочерепицы внешне выглядит как настил из глиняной черепицы, но в сравнении с глиняным покрытием обладает множественными преимуществами .

• что касается выполнения монтажа, листовая металлическая черепица намного более технологична, и время, затрачиваемое на сооружение кровли, при этом значительно сокращается.
• такой кровельный материал по весу намного легче, чем черепица из натуральной глины: различие в массе 1 кв.м. составит около 35 кг – в зависимости от толщины натуральной черепицы.

При таком снижении веса настила кровли возможно существенно снизить требования ко многим параметрам, когда рассчитывается стропильная система под металлочерепицу. Например, можно увеличить шаг установки стропил, уменьшить их толщину, снизить показатель сечения брусков обрешетки под металлочерепицу.

Для покрытия крыши металлочерепицей промежуток между стропильными ногами определяют в районе 60-95 см при сечении конструктивного элемента 150 на 50 мм.

По утверждениям специалистов, для размещаемого между стропилами утеплителя будет вполне достаточно толщины в 15 см, и этой толщины хватит для хорошей теплоизоляции кровли. Но для надежности лучше выбрать утеплитель толщиной 20 см. При этом показателе и сечение стропильной ноги также увеличивается до 20 см.

Для улучшения вентиляции пространства, которое предназначено для заполнения утеплителем, при выполнении монтажа стропил, в них (стропилах) просверливают ряд отверстий диаметром 10 мм около верхней кромки.

В общих же чертах стропильная конструкция для металлочерепицы принципиально ничем не отличается от любой другой. Единственная, пожалуй, особенность ее в том, что верхняя опора стропил устраивается не на коньковый брус, то есть сбоку, а на коньковый прогон – сверху.

Между состыкованными деревянными частями наверху получается свободная зона, благодаря которой обеспечивается циркуляция воздуха, что позволяет снизить риск образования конденсата под кровельным настилом – это немаловажно для металлической поверхности материала.

При монтаже кровли деревянного дома, при котором предусматривается замена мауэрлата верхним бревенчатым венцом, неверно произведенный расчет шага стропил сделает практически невозможными какие-либо изменения, поскольку в венце обычно выполняются врубки с целью увеличения надежности крепления.

Элементы укрепления системы стропил

Такой элемент крепления, как затяжка стропил, используют, когда кровля возводится с применением висячих стропильных элементов.

Для затяжки стропил используется горизонтальный брус или бревно, прикрепляемое к основанию стропильных ног – это позволяет существенно сократить горизонтальные распирающие силы, которые действуют на стены постройки.

Выше основания стропил также может быть устроена затяжка, но при таком способе она устраивается несколько более мощной, что благотворно сказывается впоследствии на долговечности кровли.

Кобылка – это продолжение стропильной ноги, которое прикрепляется к ноге обычными гвоздями. Кобылка стропила изготавливается из доски высотой и толщиной вполовину меньшей, чем стропильная нога. При этом длина ее примерно 1-1,2 метра, из которых одна половина образовывает свес, вторая – обеспечивает крепление к стропилу.

Когда выполняется монтаж стропильной системы под металлочерепицу, да и под любой другой кровельный материал, для фиксации ее элементов применяют специальные уголки для крепления стропил. Преимущества такого элемента – обеспечение высокой несущей способности, а также возможность осуществлять крепление без применения специальных инструментов. Деревянные конструкции стропильной системы и уголки соединяются при помощи шурупов или гвоздей.

Обработка стропил

Существуют две основные проблемы, для решения которых стропилам необходима пропитка:

1. Защита от грибка и насекомых. Если обработка стропил антисептиками своевременно не была осуществлена, велик риск появления в древесине жуков-точильщиков, которые постепенно изгрызут деревянные части кровли.
   Грибок и плесень представляют не меньшую опасность для стропил. Неправильный монтаж кровельных материалов может привести к такому нежелательному результату, как заплесневелости и колонии грибков, а эти факторы разрушают стропила даже быстрей, чем насекомые.

Правильно рассчитав все необходимые параметры будущей стропильной системы, можно браться за ее возведение, сохраняя уверенность в ее будущей надежности и долговечности.