какое расстояние между стропилами шатровой крыши
Стропильная система шатровой крыши
Всего есть несколько разновидностей кровли:
Главным правилом для строения шатровой крыши, выделяется необходимость соблюдения симметрии.
Такая четырехскатная конструкция обладает отличными качествами, в частности аэродинамическими, выражаются они в способности крыши выдерживать шквалистые ветра, а также на чердак такой крыши не проникает влага и холодный воздух.
Но помимо плюсов, как и у всего в этом мире, у шатровой крыши есть недостатки, о которых не стоит забывать.
Зная плюсы и минусы строения и стоит делать свой выбор.
Расчет параметров шатровой крыши
Как и для строительства любой крыши нужно сделать точные расчеты. Начинать выполнять расчеты можно после того, как выбрана форма кровли, а также угол, под которым будет выполнен наклон скатов.
Зачастую за основание шатровой крыши берут квадрат, при этом варианте равнобедренный треугольник – боковые грани крыши.
При использовании за основание квадрата, расчеты производятся так:
Конструктивная особенность стропильной системы
Конструкция, которая адаптирована для шатровой крыши, включает следующие элементы:
Все элементы можно рассмотреть на предствавленной схеме.
В зависимости от того, какой материал служит строительным материалом дома, будет определяться на какой элемент будет опираться система кровли:
Материал для стропил
Когда расчет площади крыши завершен, производится расчет необходимых элементов конструкции, из которых будет состоять будущая крыша.
У шатровой крыши бывает 2 вида стропильных систем:
Какой тип стропильной системы будет выбран, зависит от типа выбранных креплений.
Есть некоторые элементы крыши, которые возводят самостоятельно, и эти элементы считаются основными:
В зависимости от того, из чего будет изготовлено строение, будет зависеть какие элементы строения, будут являться опорой крыши:
Выбор подходящего размера крыши и изготовление стропил
Если выбирать древесину, то для возведения крыши лучше всего подходят хвойные породы.
Можно использовать составные или спаренные стропила для постройки шатровой крыши.
Составные стропила: состоят из двух досок, которые раздвинуты на расстояние. Это расстояние должно быть равно ширине вкладыша.
Спаренные: их производят из досок, между которыми отсутствуют просветы.
На сечение у отдельных стропил воздействует несколько факторов:
Разработка проектов и чертежей
Основные параметры, которые необходимо учитывать при возведении шатровой крыши:
Так, например:
На рисунке показан чертеж стропильной системы небольшой шатровой крыши и чертеж шатровой крыши с эркером
Монтажные работы по установке
Большая часть конструкции, выполненная из бруса, бревен и досок, собирается на земле, по заранее заготовленному шаблону. В зависимости от длины стропильной ноги, уклона крыши, длины нарожника и процента нагрузок, определяется толщина материала, который будет использоваться.
Если возводится крыша для каменного или кирпичного строения, то первоначальная работа проводиться также на земле.
В качестве опоры выступают обвязка в строениях, выполненных из дерева.
Необходимо не забыть установить свесы, которые будут препятствовать попаданию влаги на стены. Свесы устанавливаются в полуметре он наружной стены. Если по итогам изготовления их длина оказалась недостаточной, то их удлиняют на нужное расстояние.
Кровельные материалы шатровой крыши
Прекрасным плюсом шатровой крыши является тот факт, что для ее изготовления можно использовать множество строительных материалов:
Отличительной чертой является тот факт, что для шатровой крыши можно остановить свой выбор на тяжелом строительном материале, так как она может выдержать большие нагрузки. Поэтому у застройщиков появляется возможность выбирать строительный материал в зависимости от своих предпочтений (тихая кровля, внешний вид, срок службы).
В крыше должен быть адаптирован вентиляционный канал с вытяжкой. При желании может быть адаптирован чердак, и подсобное помещение, в них могут быть окна.
Когда все перечисленные работы выполнены, строительство шатровой крыши можно считать завершенным. Работы по реконструкции и ремонту такой крыше понадобятся не раньше, чем через десять лет.
Расстояние между стропилами: принципы и примеры расчетов шага стропильной системы
Задача правильно рассчитать расстояние между стропилами – очень ответственная. От того, насколько серьезно вы приступите к ее решению, будет зависеть не только надежность и долговечность крыши, но и все последующие работы на ней: укладка утеплителя, монтаж кровельного покрытия, установка доборных элементов. Если просто подогнать шаг стропил под листы кровли, как это многие делают, то не факт, что между стропилами потом войдет утеплитель.
Если же ориентироваться только на утеплитель – первая же зима с ее обильным русским снегом сокрушит стропильную систему. Вот почему важно подобрать оптимальный шаг стропил для всех скатов, и как это сделать мы сейчас расскажем.
Содержание
Вот хороший видео-урок, как самостоятельно рассчитать расстояние между стропилами:
От чего зависит шаг между стропилами?
Итак, расстояние между стропилами определяется такими важными факторами, как:
Каждый из этих параметров нужно непременно принимать во внимание.
Онлайн-калькуляторы vs блокнот и карандаш
Для правильного расчета сечения стропил и шага их установки сегодня существует много сложных формул. Но помните, что такие формулы были в свое время разработаны больше для того, чтобы была возможность не столько идеально рассчитать конструктив крыши, сколько изучить работу таких элементов.
Например, сегодня пользуются популярностью несложные онлайн-программы, которые неплохо рассчитывают параметры стропил. Но идеально, если вы сможете самостоятельно поставить конкретные задачи и вычислить все, что вам нужно. Важно понять до мелочей, что именно происходит в стропильной системе во время эксплуатации, какие именно силы на нее воздействует и какие нагрузки. А компьютерная программа не всегда может учитывать все, то что замечает человеческий мозг. Поэтому мы советуем вам произвести расчеты все-таки вручную.
Декоративные стропила: 0% нагрузки
Первым делом определитесь с самым главным пунктом: типом крыши и ее назначением. Дело в том, что крыша жилого дома зимой выдерживает большую шапку снега, постоянный ветер на высоте, ее нередко утепляют изнутри, а вот к стропильной системе небольшой беседки, спрятанной под кронами деревьев, предъявляют совсем другие требования.
Например, если вы строите перголу в ее классическом понимании, то совершенно не важно, какое именно будет у нее расстояние между стропилами – это уже чисто эстетический фактор:
В приведенной иллюстрации видно, что даже в такой постройке есть свой шаг стропил. Ведь здесь он обеспечивает и эстетический фактор, и жесткость самой конструкции. Но выбирают шаг произвольным путем.
Функциональные стропила: подробный расчет
Подходим к главному вопросу: какое расстояние должно быть между стропилами крыши жилого дома? Вот здесь запаситесь терпением и внимательно изучите все нюансы.
Пункт 1. Длина стены и выбор шага стропил
Первым делом шаг установки стропил на крыше жилой постройки обычно выбирают конструктивно размеру здания, хотя и с учетом многих других факторов.
Например, проще всего устанавливать стропила с шагом 1 метр, поэтому для стены длиной 6 метров ставится стандартно 7 стропил. В тоже время можно сэкономить, поставив их с расстоянием 1 и 2 метра, и получится ровно 5 стропил. Можно поставить также с расстоянием 2 и 3 метра, но зато усилить обрешеткой. Но крайне нежелательно делать шаг стропил более 2 метров.
Пункт 2. Влияние снеговых и ветровых нагрузок на форму крыши
Итак, мы остановились на том, что среднее расстояние между стропилами обычной крыши – 1 метр. Но, если в местности значительная снеговая или ветровая нагрузка, крыша пологая или просто тяжелая (например, покрыта глиняной черепицей), тогда такое расстояние необходимо уменьшить до 60-80 см. А вот на крыше с уклоном более 45 градусов его можно даже увеличить на расстояние 1,2 м-1,4 м.
Почему это так важно? Давайте разберемся. Дело в том, что воздушный поток сталкивается на своем пути со стеной под крышей здания, и там происходят завихрения, после чего ветер ударяет в карнизный свес крыши. Получается, что ветровой поток как бы огибает скат крыши, но при этом стремясь ее приподнять. И в крыше в этот момент возникают силы, которые готовы ее сорвать или опрокинуть – это две наветренные стороны и одна подъемная.
Есть еще одна сила, которая возникает от давления ветра и действует перпендикулярно склону, стараясь словно вдавить скат крыши вовнутрь. И чем больше угол наклона ската кровли, тем больше имеют значение безопасные силы ветра и меньше касательные. А чем больше угол ската, тем реже нужно ставить стропила.
Понять, делать вам высокую крышу или пологую, поможет эта карта среднего значения ветровой нагрузки:
В российском климате на стандартную крышу дома значительную часть года воздействует такое атмосферное явление, как снег. И здесь тоже нужно учитывать, что снеговой мешок обычно скапливается больше на какой-то одной стороне крыши.
Вот почему в таких местах, где возможен снеговой мешок, нужно ставить спаренные стропильные ноги либо делать сплошную обрешетку. Проще всего определить такие места по розе ветров: с наветренной стороны ставят одиночные стропила, а с подветренной – спаренные.
Если вы впервые строите дом, тогда не найдетесь на собственную интуицию, а определите среднестатистическую снеговую нагрузку для своей местности по официальным данным:
Пункт 3. Вопрос утепления и стандартной ширины матов
Если вы планируете утеплять кровлю, тогда шаг стропил целесообразно ставить под стандартные размеры плит теплоизоляции, а это 60, 80 или 120 см.
Если потом подгонять утеплитель под уже существующие параметры крыши, будет много отходов, щелей, мостиков холода и прочих проблем.
Пункт 4. Качество и прочность используемого пиломатериала
Огромное значение также имеет то, какой именно материал вы используете для строительства стропильной системы. Так, для каждой породы древесины существует своя нормативная документация, которая касается ее несущей способности:
Т.к. для изготовления стропильной системы крыши в России чаще всего используется сосна и ель, их прочность на изгиб и особенности использования уже давно прописаны. Если же вы будете использовать древесину других пород, то нужно будет выводить поправочный коэффициент.
Кроме того, если на стропилах будут сечения, врубки или отверстия под болты, в этих местах нужно рассчитывать несущую способность бруска с коэффициентом 0,80.
Пункт 5. Расстояние между затяжками и балками перекрытия
Если крыша строится со связанными между собой стропильными фермами, и их нижний пояс используется одновременно в качестве балок перекрытия, тогда расстояние между фермами нужно делать в пределах 60-75 см, чтобы учитывать конструкцию будущего пола.
Пункт 6. Нагрузки на стропильные узлы
Итак, вот основные нагрузки, которые действуют на стропильную систему крыши:
И все они способны в определенный момент воздействовать на крышу одновременно, а поэтому и существует такое понятие, как критическое значение. Это именно то значение нагрузок, при котором крыша не выдерживает и деформируется.
Поэтому, если здание строится со значительными пролетами, то обязательно применяются стальные стропильные фермы. Дело в том, что напряжение в таких стержнях отсутствует, и вся нагрузка приходится на узлы – на них воздействуют сжимающие и растягивающие силы. А расстояние между такими фермами рассчитывается в зависимости от типа кровли и конструкции самой крыши.
Обычно унифицированную ферму ставят с пролетом, кратным шести, и поэтому между узлами фермы делается расстояние, кратное полутора метрам.
Пункт 7. Вес стропильной системы и кровельного пирога
Не забывайте, что главное предназначение стропил – удерживать на себе всю крышу, и ее вес при этом имеет немаловажное значение:
Пункт 8. Удобство монтажа кровельного покрытия
Влияет на расстояние между стропилами также такой фактор, как выбранное кровельное покрытие. Чем выше уклон крыши, тем больше кровельных материалов при этом будет использовано. А чем они тяжелее, тем чаще придется ставить под них стропила. И сплошная обрешетка также имеет свой вес:
У каждого вида кровли – свой оптимальный шаг стропил. Ведь многие стандартные листы по краям нужно крепить прямо в стропила или обрешетку, и важно, чтобы они совпадали. Иначе работа по покрытию кровли легко превратится в сущий ад на высоте, поверьте.
Вот почему даже перед началом монтажа нужно обязательно сделать раскладку, все несколько раз проверить. И знать некоторые важные тонкости по каждому из видов покрытий.
Определение нагрузок на крышу в целом и стропила в отдельности
Итак, мы определили, что, помимо других конструктивных факторов, на стропильную систему крыши одновременно действует целая совокупность нагрузок: вес обрешетки, шапка из снега, давление ветра. После того, как вы сложите все нагрузки вместе, обязательно умножьте их на коэффициент 1,1. Необходимо делать расчет на разрушение, т.е. на полную нагрузку, которая действует на крыше, плюс небольшой запас. Так вы сможете заложить дополнительную 10% прочность на случай непредвиденных обстоятельств.
Теперь остается только разделить общую нагрузку на планируемое количество стропил и выяснить, справится ли каждое из них со своей задачей. Если кажется, что конструкция будет хилой – смело добавьте 1-2 стропила в общее количество, и вы будете спокойны за свой дом.
Стандартная конструкция крыши – это стропила, решетчатые прогоны, и каждый из этих элементов срабатывает только на ту нагрузку, которая давит именно на него, а не на всю крышу в целом. Т.е. на каждое отдельно взятое стропило действует своя нагрузка: общая, но поделенная на количество стропильных ног. Поэтому изменением шага стропил вы изменяете площадь и силу нагрузки – уменьшая ее или увеличивая. Если же менять шаг стропил вам неудобно, поработайте с параметрами сечения стропильных ног, и общая несущая способность крыши увеличится в разы:
При этом расчете старайтесь добиться, чтобы самое длинное стропило было у вас в проекте не более шести с половиной метров, в противном случае – наращивайте их по длине. Для чего это нужно? На крышах с уклоном скатов до 30 градусов стропила — так называемые «сгибаемые элементы». Т.е. они работают именно на изгиб, и к ним есть определенные требования. А возможность прогиба стропил рассчитывают по специальной формуле. Если результат превышает норму, тогда стропила увеличивают по высоте и делают новый расчет.
А вот на крыше с уклоном скатов более 30 градусов такие стропила будут считаться «сгибаемо-сжатыми» элементами. То есть, стропила не только немного прогибаются под весом крыши, но и сдавливаются от конька к мауэрлату. Кроме того, на растяжение необходимо проверить и ригель, который обычно сдерживает две стропильные ноги.
Как видите, с подобными расчетами справится даже далекий от строительства человек. Главное – все учесть, быть внимательным и готовым потратить немного больше времени на проектирование, чтобы потом вся работа прошла быстро и четко.
Устройство стропильной системы шатровой крыши, чертежи и фото
Шатровые кровли известны человеческой цивилизации практически с начала её существования. Оригинальное решение верхнего ограждения дома привлекает застройщиков своей простотой и эстетичностью внешнего вида.
Несущий каркас представляет собой сложную на первый взгляд стропильную систему, состоящую из множества деревянных деталей. Однако при более детальном рассмотрении, что это далеко не так.
Общее устройство
Прежде чем изучать устройство стропильной системы шатровой крыши, нужно узнать, что такое вальма. Вальмой называют наклонный фрагмент многоскатной кровли в форме треугольника, где её сторонами являются накосные или диагональные стропила, основанием служит мауэрлат (деревянные балки, уложенные по периметру верха внешних стен дома), а в качестве опорной основы под кровельное покрытие выступают укороченные стропила – нарожники.
Объединив 4 или более вальм в единое сооружение, получают шатровую кровлю. Кровли такого типа возводят на зданиях и сооружениях, которые в плане имеют форму квадрата, равностороннего многоугольника или круга. Помимо стропил, каркас усиливают такими элементами, как шпренгели, стойки и подкосы.
Нижние концы стропил и нарожников должны выступать за периметр дома на 300 – 400 мм. В противном случае их удлиняют отрезками из того же пиломатериала для формирования свесов. Эта архитектурная деталь играет большую роль в защите фасадов и окон от негативных атмосферных явлений.
О том, какая крыша лучше, вальмовая или шатровая, мы писали здесь.
Разновидности каркасов кровли
Существует два варианта стропильных систем шатровых конструкций. Варианты отличаются способом опирания диагональных стропил – это наслонные и висячие стропилины.
Минимальное количество вальм в шатре – это 4 ската. Но их может быть и 6, и 8 штук, всё зависит от фантазии архитектора и финансовых возможностей заказчика. Что касается угла наклона вальм, то он может небольшим в местах с сильными ветрами и достигать максимальной величины в районах с большим количеством снежных осадков.
Особенности возведения
Как и любые другие кровельные конструкции, шатровые кровли имеют свои особенности каксательно монтажа основных и дополнительных опор, нарожников, вариантов решения «конькового» узла.
Выбор способа монтажа
Способ монтажа стропильной системы шатровой крыши во многом зависит от габаритов самого деревянного каркаса. Например:
В случае, когда невозможны первые два варианта монтажа стропильного каркаса шатровой крыши, каркас собирают поэлементно непосредственно наверху здания.
Накосные стропила и нарожники
Накосные (диагональные) стропила изготавливают из бруса сечением 100х100 мм или 100х50 мм. Также в дело идут сдвоенные доски 120 х 50 мм. Конечно, это не догма.
В каждом конкретном случае вид пиломатериала и его сечение уточняется при расчёте несущей способности накосных балок. В большинстве случаев диагональные рёбра вальм делают висячими. То есть вершины треугольных скатов сводятся в один коньковый узел, а нижние концы запилами врезаются в балки мауэрлата (о том, что такое запилы читайте ниже).
Что касается нарожников, то они выполняют функцию опорной решётки для кровельного покрытия между диагональными стропилами. Центральный нарожник вверху упирается в коньковый узел, остальные балки по его сторонам становятся короче по мере удаления от него.
Если внизу нарожники опираются на балку мауэрлата запилами, то к накосным стропилам крепятся боковой стороной. Для этого делают специальные спилы, чтобы нарожники плотно прилегали к боковой стороне диагональных стропил.
Все нарожники крепят к стропилам и мауэрлату гвоздями. Для более надёжного крепления прибивают черепные бруски и привинчивают шуруповёртом металлические уголки.
Дополнительные опоры для накосных балок
При больших пролётах между противоположными стенами здания стропильный каркас нуждается в дополнительных опорах для висячих стропил.
При наличии внутренних стен на их поверхность укладывают лежни (так называют мауэрлат внутри домов). На лежнях устанавливают стойки и подкосы, которые разгружают накосные стропила, передавая нагрузку от кровли на внутренние стены. Подкосы и стойки крепят нагелями и металлическими скобами.
Узлы крепления дополнительных опор для накосных стропил:
В углах мауэрлата дополнительно встраивают разгрузочные фермы – шпренгели. Шпренгель — это деревянная конструкция, позволяющая разгрузить диагональную балку и передать нагрузку через мауэрлат на стены здания.
Варианты решения конькового узла
По причине особенностей стропильной системы шатровой крыши в её конструкции нет места для конькового ригеля. Вместо него формируют коньковый узел, который представляет собой сочленение верхних концов диагональных стропил.
Их скрепляют между собой или опирают на своеобразный венец в виде кольца. Это может быть металлическая конструкция или деревянная рама. При наличии центральной стойки накосные стропила крепят к ней с помощью нагелей, скоб, болтов и пр.
Нюансы установки нарожников
Особенностью этого вида стропил является то, что все они попарно имеют разную длину. Длина меняется из-за того, что верхние концы балок опираются на диагональные стропила под наклоном.
К накосным балкам нарожники прибивают гвоздями. Для плотного примыкания их концы запиливают, делая вверху боковой и вертикальный, а внизу пяточный срез. Нюансы этих соединений видны на нижнем рисунке.
Последовательность сборки
Монтаж стропильного каркаса шатровой крыши выполняют поэтапно:
Укладка мауэрлата и лежней
Мауэрлат – это деревянный обвязочный брус. Их укладывают по верхнему периметру внешних стен дома. Для этого берут брус сечением 100 х 100 мм или два бруса 100 х 50 мм либо используют пиломатериал другого профиля с расчётным сечением. Квадратная или многоугольная деревянная рама воспринимает нагрузку в углах от накосных стропил и по периметру от нарожников.
Если по проекту коньковый узел опирают на стойку, то под неё укладывают лежень на внутреннюю стену. Лежень – балка того же сечения, что и мауэрлат. В результате нагрузка от кровли будет равномерно «растекаться» по всему периметру внешних стен.
Предназначение мауэрлата заключается в удержании крыши от срыва при сильном ветре. Поэтому балки крепят к верхнему торцу стен анкерными болтами. Иногда мауэрлат складывают из двух брусьев или досок. Тогда верхний профиль крепят к нижней балке саморезами.
Перекрытие
Подкровельную площадку формируют из железобетонных плит перекрытия или укладывают деревянные балки с последующей обшивкой досками снизу. Плиты изготавливают стандартных размеров. Из 3-х, 6-ти и 12-ти метровых изделий для перекрытий шатровых крыш в основном выбирают 6-ти метровые панели. При таком варианте коньковый узел опирают на стойку перекрытия.
Деревянное перекрытие устраивают из уложенных балок на противоположные стены дома. Их связывают поперечными ригелями. Снизу конструкцию подшивают листовым материалом таким, как: OSB, ДСП, ДВП или фанерой.
Подготовка несущих элементов
Главная задача состоит в том, чтобы подготовить контактные поверхности балок для получения плотных примыканий деталей в узлах системы. Чтобы качественно выполнить боковые, вертикальные и пяточные срезы на концах нарожников (см. выше главу «Нюансы установки нарожников»), изготавливают шаблоны.
Монтаж каркаса
Поступают следующим образом:
Если кровлю собирают из готовых вальм заводского изготовления, то их сразу крепят к мауэрлату и соединяют вверху между собой. Этот способ является самым быстрым методом возведения шатровой крыши.
Как запиливать элементы под различными углами?
Правильно выполненные запилы помогут избежать неприятностей из-за нестыковки элементов стропильного каркаса во время их монтажа. Для выполнения таких операций используют пилы с электроприводом.
Можно выпиливать пазы электролобзиком, но при больших объёмах работ не хватит ни терпения, ни пилок. Застройщики запиливают концы стропил редко цепной пилой, чаще ручной или стационарной дисковой пилой.
При помощи цепной пилы
Лучшим инструментом для запиливания стропил будет не бензиновая, а электрическая пила. Она мало весит, и ею легко манипулировать на высоте.
Для выполнения точных торцовых срезов нарожников и накосных стропил необходимо изготовить шаблоны. Их можно сделать из подручных материалов – досок, бруса или реек. Один из вариантов заключается в выполнении следующих действий.
Один из двух шаблонов:
Запил нарожника по шаблону:
Результат запила по шаблону цепной пилой:
Под углом вручную
Не все запилы можно делать внизу. Большинство операций выполняют наверху – на крыше. Так, например, для стыковки диагональных стропил в коньковом узле часто пользуются ручной пилой.
Разметка по шаблону:
Запиливание под углом вручную:
Для того чтобы выполнить надёжные плотные крепления стропил и нарожников с помощью запилов, можно взять в аренду торцовочную пилу. С помощью этого станка можно сделать большое количество запилов высокой точности.
Ошибки и рекомендации по строительству
Заключение
Шатровая крыша – это надёжная защита для помещений дома от непогоды, зимней стужи и летней жары. Если не хватает сил и опыта возвести стропильный каркас своими руками, то лучшим выходом из положения будет обращение за помощью к профессионалам.