Расстояние между стропилами: принципы и примеры расчетов шага стропильной системы

Требования строительных норм и правил к сращиванию стропил

Существуют определённые строительные правила, применяемые при выборе крепления досок, места их монтажа и длины накладок. И согласно этому, для создания более прочного узла сращивания стропил рекомендуется использовать металлические шпильки вместо гвоздей. Основные требования:

1. Диаметр шпилек должен составлять около 8 миллиметров. Такое крепление будет достаточно прочным. Для определения диаметра шпильки нужно умножить толщину балки на 0,25. Однако, такой расчёт относителен, поскольку не учитывает конкретные нагрузки. В соединениях из металла диаметр шпилек измеряется с учётом усилия растяжения, потому что при стягивании металлические конструкции плотно прижаты друг к другу, а удерживаться могут только при помощи силы трения. В случае с деревянными поверхностями шпилька действует за счёт получающегося изгиба, поскольку некоторые из досок конструкции не получится стянуть между собой максимально.
2. Длина нахлёста досок всегда должна быть в четыре раза больше ширины досок. Решение о точном значении длины принимается с учётом множества факторов: состояние пиломатериалов, угол наклона балок, вес кровли, погодные условия конкретной местности.
3. Ряды крепления должны быть на расстоянии около семи диаметров шпилек, а от края доски – на расстоянии около трёх диаметров. При практическом использовании эти показатели желательно увеличивать, но получение точного значения зависит от ширины балки.

1. Определение количества шпилек. Есть множество формул, но они не используются на практике. Специалисты устанавливают ряды креплений в шахматном порядке по два ряда, учитывая расстояние между шпильками.

Также немаловажным моментом всего процесса является выбор места, где делать сращивание стропил. Такой участок должен иметь нулевой изгибающий момент.

Место, где выполняется сращивание, должно находиться на расстоянии от опоры, составляющем около 15 процентов от длины стропил. В таком случае изгиб минимален, нагрузка меньше и элемент меньше подвержен деформации. А в качестве опоры можно использовать такие элементы:

• мауэрлат – брус, располагаемый на вершине стены;
• прогон конька — опора, при которой стропильные ноги упираются прямо в прогон;
• стойка или подкос – элементы, которые и так используются для поддержания наиболее вытянутых балок.

При надлежащем следовании вышеуказанным моментам можно, независимо от способа сращивания, установить оптимальный и безопасный вариант стропильной системы.

Конструктивные особенности сращивания стропил

Разработано множество различных способов того, как нарастить стропила, и каждый из них выполняется в зависимости от особенностей строительства.

Прямая стыковка

Для такого метода подходят доски с любой длиной, накладки при этом тоже выбирают различные: доски или фанеру.

Последовательность действий:

• концы досок отрезают только под прямым углом, а обрезки используют как накладки, которые должны быть в четыре раза больше ширины доски;
• доску помещают на бруски, стоящие на ровной поверхности;
• обрезанный конец доски стыкуется с другой половиной. Их плотно прижимают и обкладывают накладками, которые фиксируются шпильками не менее 8 миллиметров;
• используются большие шайбы, их утапливают вглубь древесины;

Допускается использовать фанеру. Её лучше всего обжать струбцинами со всех сторон пока полностью не высохнет клей.

Косой прируб

Метод соединения косым прирубом позволяет использовать балки с большим сечением. Соединяющиеся части досок подрезают под углом.

Для начала определяется расстояние, через которое будут выполнять прируб и отмечают на обоих концах балок место для подрезания. Это осуществляется при помощи стусла для определения совпадения углов, обычно это угол в 45 градусов. Затем подрезанные концы балок стыкуют друг с другом и закрепляют при помощи струбцины.

Затем просверливают отверстие сквозь бруски, размером меньше шпильки на один миллиметр. Это делается для того, чтобы саморез входил с усилием и не сильно раздвигал волокна древесины. Полученный прируб стягивают шпильками.

Как сделать соединение внахлёст

К сращиванию стропил по длине внахлёст прибегают, когда используются балки длиной не более 6,5 метров. При слишком большом пролете нагрузка на кровлю будет больше, чем такое соединение может выдержать.

Этапы метода:

• Две балки укладываются друг на друга внахлёст, предварительно уложенные на подставку из брусьев.
• Затем их подгоняют между собой и присоединяют друг к другу по длине, расположив их параллельно.
• При этом длина нахлёста – один метр, а длина двух балок в сумме равна длине стропильной ноги с прибавлением нахлёста с обеих сторон.
• Торцы соединяют шпильками шахматными рядами.

Таким способом можно не только срастить стропила по длине, но и выполнить спаривание стропил.

Соединение встык

Плюсом этого метода является то, что соединённые стропилы не портятся и не деформируются. Если соединять торцы досок, то их тоже можно срастить. Для сращивания встык выполняется следующая последовательность действий:

• Первое – подготовка торцов: их как следуют выравнивают, чтобы не осталось рубцов.
• Затем при помощи накладок торцы стыкуют друг с другом, их скрепляют при помощи гвоздей в шахматном порядке.
• Для того чтобы обеспечить прочность крепления, нужно правильно измерить длину накладки. Если для стропил используются доски, то накладки в месте соединения должны быть в 3 раза больше ширины доски.

Если вместо досок используются брусья, то в качестве крепления используются болты. Берётся металлическая накладка, проделывается отверстие, в которое вставляется болт, а с другой стороны размещают гайку и закручивают её.

Метод двойного сращивания

Ещё одним способом, при помощи которого можно соединить стропила, является двойное сращивание, которое применяется для досок и их коротких обрезков. Таким образом сокращается количество отходов, которые остаются после строительства.

Этапы данного метода:

• Производят замеры доски, которую будут удлинять, а также подготавливают ещё две, не забывая про нахлёст.
• Первая доска обкладывается двумя другими, оставляют нахлёст до одного метра, фиксируют обычным креплением.
• В остающиеся между досками щели закладываются короткие обрезки досок на расстоянии до 50 сантиметров, фиксируя каждый брусок креплением в шахматном порядке.
• Полученную стропилину устанавливают на мауэрлат.

Такие стропильные ноги используют при строительстве ломаных или вальмовых крыш. За счёт двойного основания обеспечивается большая прочность и надёжность конструкции.

Размеры

Параметры досок для стропил могут сильно различаться. Ведь этот параметр подвержен влиянию многочисленных факторов. Среди них габариты строения, площадь крыши, вариант конструкции системы, предполагаемые нагрузки от ветра и других внешних воздействий. Специалисты рекомендуют выбирать минимальный размер сечения 50х100 или 50х150 миллиметров. При создании больших пролетов размер должен составлять 150х150 миллиметров, а еще лучше 250х100 миллиметров. Если габариты строения предполагаются значительные, то стоит использовать доски с минимальными размерами 200х50 мм, а можно даже 200 на 200 мм.

Для получения оптимальных размеров стропил следует произвести некоторые расчеты. При этом важно выяснить нагрузку, которая может воздействовать на кровлю. Исходя из этого можно будет определить сечение, а также другие параметры стропильной системы

Одним из наиболее важных параметров является толщина доски для стропил. Ведь от него зависит прочность будущей конструкции. Желательно, чтобы толщина доски составляла 40-60 миллиметров. Причем для небольших зданий допускается отклонение показателя до 5 мм. Что касается жилых строений, то для них лучше предпочесть доски с толщиной не менее 50 миллиметров.

При выборе ширины доски следует учесть длину пролета, который перекрывается стропилами. Чем больше длина стропил, тем более широкой должна быть доска. Например, если стропила будут длиной 6 метров, то доски стоит брать с шириной от 150 миллиметров. При длине ног более 6 метров доски по ширине выбираются начиная от 180 миллиметров. Если стропильная нога должна быть очень длинной, рекомендуется применять наращивание.

Для расчета сечения стропил надо определить подходящее расстояние между ними, и учесть длину элементов. При этом надо принять во внимание постоянные нагрузки на крышу от снега и ветра. В расчете также будут участвовать масса стропильной системы, угол наклона ската, длина пролета под перекрытия

Дополнительно следует учесть ширину самого строения.

Чтобы сделать все расчеты правильно и быстро, можно воспользоваться специальными программами. При этом полученные значения будут точными. Когда сечение стропил определено, можно переходить к нахождению их шага. Под этим определением понимается расстояние, на котором элементы будут удалены друг от друга. Такой параметр, как шаг, очень важен, так как он обеспечивает надежность и срок эксплуатации крыши.

Общие советы по строительству стропильных систем шатровых крыш

Конкретные решения принимаются мастером с учетом размеров и особенностей конструкции шатровой крыши. Но для всех случаев есть общие рекомендации, выполнение которых гарантирует устойчивость конструкции.

Специфика шатровой стропильной системы

Дополнительные упоры накосных стропил

Строительные нормы и правила рекомендуют при длине элемента до 7,5 м устанавливать опору лишь в верхней части стропилины, при длине до 9 м боковой упор монтируется и в нижней части на удалении одной четверти от крайней нижней точки.

Опоры для диагональных стропильных ног

Вершина шатровой системы

Очень сложный с технологической точки зрения и самый ответственный с архитектурной точки зрения узел. Имеет два решения: стропильные ноги упираются на одну опору, установленную по центру здания, или друг о друга. Первый вариант обеспечивает максимальную устойчивость конструкции, но его установка требует наличия жесткой опоры. Оптимальный вариант – посредине здания есть несущая стена. Приемлемый вариант – во время сооружения потолочного перекрытия предусмотрены усиленные балки или лежни

При расчете параметров должны приниматься во внимание максимально возможные нагрузки на крышу и применяться коэффициент запаса прочности

Использование соединения лишь в верхних пятках накосных стропил без вертикальной опоры применяется только на небольших сооружениях. При этом одновременно используется комплекс специальных строительных мероприятий для увеличения жесткости конструкции.

Верхнее опирание наслонных стропил

Варианты опор для многоугольных шатровых крыш

Нарожники

Могут фиксироваться при помощи специальных нижних упоров, непосредственно к накосным стропилам или смешанным способом. Современные технологии позволяют фиксировать нарожники без врубки, что не только усиливает стропильную систему, но и значительно упрощает работы.

Способы крепления нарожников

Мауэрлат

Конструктивные решения шатровой крыши, особенно без центральной опоры, существенно увеличивают распорные нагрузки на мауэрлат. Такая ситуация требует его усиления, все узлы должны строиться по точным расчетам и с безусловным соблюдением строительных норм.

И, наконец, общая рекомендация – если у вас нет серьезного практического опыта строительства обыкновенных скатных стропильных систем, то браться за шатровую категорически не стоит. Это одна из самых сложных стропильных систем, все ее элементы настолько взаимосвязаны и взаимозависимы, что нарушение устойчивости одного становится причиной полного разрушения кровли. Шатровая стропильная конструкция не имеет полностью идентичных элементов, ко всем нужно подходить индивидуально.

Конструкция шатровой крыши

Подготовка деталей стропильной системы к установке

Прежде чем приступить к монтажу стропильной системы крыши своими руками рекомендуем тщательным образом обработать поверхность всех используемых в работе деталей из древесины.

Предварительно осмотрите приобретенный пиломатериал, отберите наиболее качественный. Доски с выпадающими сучками можно использовать кусками, например при удлинении или для изготовления стоек (бабок), подкосов, ригелей и других деталей кровли.
После подбора достаточного количества пиломатериала его обрабатывают специальными защитными составами, предотвращающими гниение и горение.

Наносить антипирены и антисептики своими руками можно следующими способами:

• погружением;
• кистью или малярным валиком;
• распылением.

Каждый способ хорош для тех или иных целей. После высыхания одного слоя пропитки рекомендуется выполнить повторную обработку. Желательно не смешивать составы различного назначения в одной емкости.

Части системы

Стропильная система состоит из ферм, которые представляют собой плоские конструкции в виде треугольника. Они выставляются на мауэрлат, а затем скрепляются между собой при помощи прогонов. Можно выделить несколько составных элементов фермы.

• Стропильной ногой называются сами стропила, на которые крепится обрешетка, и укладывается кровля. В состав фермы входят две балки, которые сверху соединены в треугольник. Они должны быть наклонены под одним углом с кровельным скатом.
• Затяжкой является перекладина, которая сцепляет стропила по горизонтали, не давая им разъезжаться при нагрузках. Часто можно увидеть в висячих системах.
• Ригель – это балка, которая в системе отвечает за сжимание, а по виду напоминает затяжку. Применяется для скрепления балок в верхней части.
• Схваткой соединяют балки по горизонтали, чтобы повысить устойчивость фермы. Применяется в наслонных стропилах.
• Стойка используется для дополнительного упора при фиксации систем и представляет собой горизонтальную балку.
• Подкос монтируется под определенным углом и применяется для придания лучшей устойчивости.
• Кобылки нужны, чтобы удлинить стропильные ноги, если надо сделать свесы.

А также есть элементы, которые не относятся к фермам, но являются частью стропильной конструкции.

• Прогон в виде балки устанавливается вдоль скатов.
• Обрешетка набивается на стропила, чтобы на нее монтировать кровлю. Изготавливается из досок и брусьев.
• Мауэрлат монтируется по периметру стен строений в виде досок или бруса. На него крепятся нижние концы стропил.
• Лежень ложится вдоль внутренних стен строения, чтобы крепить на него вертикально стойки.

Виды крыш

В настоящее время для жилых домов и хозяйственных построек используется около десяти различных видов крыш. Некоторые из них более привычны для нас, другие встречаются очень редко. Основными вариантами конструкций являются.

Скатные крыши, изготавливаемые с использованием прямых стропильных систем:

• односкатные;
• двухскатные;
• четырехскатные – вальмовые и полувальмовые (с коньком) и шатровые (без конька);
• многощипцовые:
• конические.

Скатные крыши с криволинейными стропилами:

• полукруглые;
• полусферические.

Практически все виды крыш имеют в своей основе специальные детали, обеспечивающие кровле необходимую прочность и придающие ей желаемую форму. Речь идет о стропилах.

Основные требования

Доска для стропил предпочтительнее обрезная с различным сечением. Чаще всего используется вариант 50х150 или 50х200 мм. Не стоит брать прямоугольный или квадратный брус, так как он слишком тяжелый и при этом не обеспечивает необходимую прочность.

Как правило, на крыше стропила устанавливаются на ребро для большей надежности. Лучше всего для стропильных систем выбирать древесину хвойных пород. Это обусловлено тем, что смола не дает образовываться гнили. К тому же хвойные доски отличаются малым весом и доступной стоимостью. На большинстве лесопилок этот материал представлен в широком ассортименте.

А также следует обратить внимание на то, что в досках не должно быть сучков или гнилых мест, способных снизить прочность. На стропила сильно воздействуют ветер, снег и покрытие кровли, поэтому стоит учитывать множество моментов. Например, сквозные трещины должны отсутствовать

Что касается несквозных, то допустимы только короткие. Доски для стропил обязательно проходят обработку антисептическими средствами против гнили, антипиренами для защиты от возгорания и средствами для отпугивания различных вредителей. Это необходимо, чтобы система служила как можно дольше.

Какими размерами должны обладать стропила?

После того, как будет выбрана оптимальная доска для стропил, можно приступать к формированию специального чертежа и схемы будущей стропильной системы. Для этого определяется сечение, длина, ширина и иные параметра стропил, которые после изготовления будут соединяться друг с другом в правильной последовательности.

Размер стропил может значительно отличаться, так как на этот параметр оказывает влияние много факторов. К ним относятся габариты дома и крыши, выбранная конструкция стропильной системы, возможные нагрузки от ветра и другие аналогичные воздействия. Оптимальным будет использование рекомендаций:

• минимальный размер равен 50х150 мм;
• если создаются значительные пролеты, то выбирается размер 150х150 или же 250х100;
• нередко используются более значительные по размерам стропила, если планируется возведение существенного по габаритам торгового павильона или иного крупного строения.

Важно! Чтобы точно знать оптимальные размеры стропил для крыши, требуется правильно рассчитывать данный показатель

Для расчета важно определить, какая нагрузка будет воздействовать максимально на крышу, что позволяет выбрать сечение и иные параметры стропил. Дополнительно имеется возможность воспользоваться специальными нормативными значениями, но они не учитывают определенные климатические условия различных регионов, поэтому специалисты предпочитают проводить правильные расчеты,

Характеристики стропильных ног

Опираясь на расчет нагрузок, выбирают стропила для крыши — размеры должны быть такими, чтобы они могли выдержать планируемое воздействие

При этом обращают внимание на тип кровельного покрытия, вид крыши. Стропила могут быть наслонными или висячими, сложные кровельные системы состоят из обоих видов

Длину стропильной ноги определяют, исходя из параметров здания и уклона кровли, который зависит от выбранного типа крыши. Размер стропил для крыши в длину обычно не превышает 6 метров, поскольку в продаже нет пиломатериалов большей длины. Но бывает, что габариты дома требуют использования элементов большей длины – в этой ситуации их наращивают (читайте: «Как рассчитать длину стропил, особенности стропильных систем»). Длинные стропильные ноги чаще всего встречаются у диагональных деталей, при строительстве полувальмовых или вальмовых крыш.

На подбор сечения стропильной ноги влияют различные факторы:

• уклон скатов;
• тип материала для покрытия;
• размеры дома;
• вид крыши;
• климатические особенности региона;
• качество материала, из которого они изготавливались.

Для создания стропильной системы обычно используют хвойные породы древесины

При выборе необходимо обращать внимание на то, чтобы на брусьях или досках не было синевы, большого количества сучков

Характеристики стропильных ног

Опираясь на расчет нагрузок, выбирают стропила для крыши — размеры должны быть такими, чтобы они могли выдержать планируемое воздействие

При этом обращают внимание на тип кровельного покрытия, вид крыши. Стропила могут быть наслонными или висячими, сложные кровельные системы состоят из обоих видов.

Длину стропильной ноги определяют, исходя из параметров здания и уклона кровли, который зависит от выбранного типа крыши. Размер стропил для крыши в длину обычно не превышает 6 метров, поскольку в продаже нет пиломатериалов большей длины. Но бывает, что габариты дома требуют использования элементов большей длины – в этой ситуации их наращивают (читайте: «Как рассчитать длину стропил, особенности стропильных систем»). Длинные стропильные ноги чаще всего встречаются у диагональных деталей, при строительстве полувальмовых или вальмовых крыш.

На подбор сечения стропильной ноги влияют различные факторы:

• уклон скатов;
• тип материала для покрытия;
• размеры дома;
• вид крыши;
• климатические особенности региона;
• качество материала, из которого они изготавливались.

Для создания стропильной системы обычно используют хвойные породы древесины

При выборе необходимо обращать внимание на то, чтобы на брусьях или досках не было синевы, большого количества сучков.

От чего зависит выбор стропил

На стропильную систему воздействует несколько разноплановых нагрузок и, выбирая сечение и длину, эти нагрузки следует учитывать. Их существует 2 вида:

1. Постоянные — это вес самой системы, плюс вес кровельного пирога;
2. Переменные — сюда входят ветровая и снеговая нагрузки.

Для расчета снеговой нагрузки сейчас существуют соответствующие карты в которых указан средний показатель для того или иного района. Величина измеряется в килограммах на метр квадратный. Для любителей точных данных есть строительные калькуляторы и СНиП 2.01.07-85;

Карты снеговой нагрузки дают средние данные по региону.

Ветровая нагрузка высчитывается примерно также, по соответствующим картам, но здесь есть интересный нюанс. В ветреных районах нежелательно строить крутые скатные кровли, так как у них большая парусность. Зато на этих же крутых кровлях не задерживается снег, поэтому при расчетах нужно искать золотую середину.

Ветровую нагрузку можно рассчитать по формуле или по специальной карте.

Один из самых часто встречающихся вопросов — это как высчитать шаг стропил и привязать его к длине и сечению доски. Безусловно, в строительной науке есть целый ряд формул и рекомендаций по этому поводу, но я обычно пользуюсь готовыми таблицами, одна из таких таблиц помещена ниже;

Чтобы рассчитать шаг стропил существуют готовые таблицы.

Еще один момент — это отношение шага стропил к шагу подкровельной обрешетки. Проще всего установить стропила с минимальным шагом порядка 600 мм и тогда обрешетка под любой материал будет хорошо держаться. Если же вы желаете получить более точные данные, то они есть в таблице ниже.

Шаг обрешетки во многом зависит от шага стропил.

Виды материала

Для стропильной конструкции важно подбирать доски так, чтобы она получилась прочной, но при этом ее вес не был слишком большим. Причем для кровли многоэтажных зданий или промышленных строений оптимальным решением станут металлические или железобетонные стропила

Для обычных зданий достаточно древесины. Как правило, на практике принято использовать несколько видов материалов для стропил.

Бревна берутся очень редко, чаще из них делают срубы. Этот вариант отличается большим весом. К тому же нужен профессионал, который умеет с ними работать, в частности, со сложными врубками на местах крепежей.

Сечение стропил и обрешетки: оптимальные размеры для кровли

Вы можете выполнить расчет сечения стропил с помощью онлайн-калькуляторов на нашем сайте – перейдите на страницу соответствующего инструмента и заполните поля.

• шаг стропил (расстояние между ними) – шагом регулируют нагрузку на систему стропил,
• размеры стропил (сечение стропил) – толщина × ширина доски/бруса.

Стоит отметить, что доска – более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает значительные нагрузки, и что немаловажно – стоит в разы бюджетнее. В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами

Все параметры приведены согласно СНИП

В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами. Все параметры приведены согласно СНИП.

Таблица сечения стропил

Тип кровли

Оптимальный уклон кровли, градусов

Шаг стропил, см

Сечение стропил, см

Асбестоцементные листы обыкновенного профиля

Асбестоцементные листы унифицированного профиля

Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и материалу кровли:

Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.

Ознакомиться с порядком расчета нагрузок можно в статье «Расчет нагрузки на стропильную систему».

Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.

Если у вас не сложная архитектурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.

На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:

Сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки балок, на примере случая с полной нагрузкой 400кг/м 2 :