Расстояние между стропилами: определение шага, таблица-памятка и примеры расчета

Стропила – это та основа, на которой базируется вся крыша. От того, насколько правильно выбрано сечение наклонных балок, как они расположены и связаны между собой и другими конструкциями здания, зависит прочность и долговечность постройки.

Таблица-памятка: через какое расстояние ставятся стропила*

Длина ската крыши, мКровельный материалСечение бруса (сосна), смШаг стропил, м
Менее 3Легкий8х10, 10х101,2…1,8
Менее 3Средний8х10, 10х10, 10х130,9…1,2
Менее 3Тяжелый10х10, 10х13, 12х150,3…0,9
3…4Легкий12х15, 9х18, 8х201,2…1,8
3…4Средний9х18, 8х20, 10х200,9…1,2
3…4Тяжелый8х20, 10х200,3…0,9
5…6Легкий8х20, 10х20, 12х220,9…1,2
5…6Средний8х20, 10х20, 12х220,6…0,9
5…6Тяжелый8х20, 10х20, 12х220,3…0,6

*Данные таблицы ориентировочны и требуют расчетной проверки!

От чего зависит расстояние между стропилами

Данный параметр, как и любые другие в строительстве, подбирается из соображений «необходимо и достаточно». Устраивать стропила чаще, чем это необходимо, не стоит – большое их количество будет увеличивать нагрузку на несущие стены здания. Уменьшать количество по отношению к расчетному – тоже плохо, поскольку нагрузочная способность крыши снизится, она может просто провалиться под собственной тяжестью и тяжестью наваленного за зиму снега. Именно поэтому очень важно точно определить необходимое число балок с погрешностью не более чем в 3…5%.

Для расчета необходимо знать:

  • длину опорной стены (стен);
  • тип крыши – одно-, дву- или многоскатная;
  • характер кровельного материала (обязательно его удельный вес на квадратный метр);
  • толщину «кровельного пирога» (утепление, гидро- и пароизоляция, защита от шума), вес используемых материалов;
  • особенности обрешетки (сплошная, разреженная, листовая или из реек);
  • материал самих стропил и их сечение;
  • способ соединения стропил и поддерживающих (связывающих) их элементов.

В каркасных постройках шаг стропил часто увязывают с шагом стоек каркаса – гораздо более надежной и прочной является схема, в которых стропило непосредственно связано со стойкой, а не опирается на мауэрлат между стойками.

Схема нагрузка на скат и стропила

При этом значительная часть перечисленных характеристик зависит от того, в каком районе находится постройка и, соответственно, какова снеговая и ветровая нагрузка на крышу.

Если конструкция будущей крыши еще не известна, расчет начинают с определения снеговой и ветровой нагрузки и выбора примерной конструкции крыши. Далее есть два варианта действий: либо, отталкиваясь от выбранного сечения стропил, рассчитывать шаг, либо выбирать сечение после выбора расстояния между стропилами.

Влияние снеговой и ветровой нагрузки

Вес снега и воздействие ветра – существенные факторы при сборе нагрузок на стропила.

Помимо распределения снеговых масс по поверхности крыши (см. схему выше), необходимо учитывать среднестатистический снеговой покров по регионам. Выбирая известное значение, его добавляют к общей распределенной нагрузке.

При этом среднегодовое количество осадков влияет не просто на детали конструкции крыши, но и на саму ее форму. Подробнее о правилах выбора уклона крыши в зависимости от снеговой и ветровой нагрузки в нашей статье.

Для большинства регионов РФ нормальным считается угол наклона ската от 5 до 50 градусов, при этом малоуклонные (5…15 градусов) крыши предпочтительны для многоэтажных жилых домов с очень качественной гидроизоляцией, а для частных построек обычно выбирается угол 20…40 градусов.

Выбор кровельного материала

Это второй базовый компонент сборной нагрузки, поскольку при расчете обязательно следует учитывать вес квадратного метра кровли. Помимо финансовых и эстетических соображений учитывается возможность устройства кровли на скатах с уже выбранным углом уклона.

Зависимость угла наклона крыши от кровельного материала

Фаворитами частного строительства являются:

  • волокнисто-цементные листы (ондулин, шифер и аналоги);
  • профнастил и фальцевая кровля;
  • металлочерепица;
  • битумная черепица;
  • сланец;
  • керамическая черепица.

Соответственно, сравнение веса проводится именно для этих материалов.

Тип кровельного материалаВес 1 кв.м. поверхности, кг
ОндулинПримерно 3
Металлочерепица3,5…4,5
Битумная черепица6…8
Профнастил6…15
Шифер10…14
Цементно-песчаная черепица20…30
Сланец45…60
Керамическая черепица40…60

Если принимать во внимание и снеговую нагрузку (ветровая значительно меньше), и вес кровельного материала, то на один квадратный метр приходится для Подмосковья от 130 до 240 кг/м.кв, а вот для Петропавловска-Камчатского – уже 450…520 кг/м.кв.

Вес изолирующих и утепляющих материалов

Расчет изолирующей прослойки зависит от того, как будет эксплуатироваться пространство под крышей – для жилой мансарды нужно максимально эффективное утепление, для неотапливаемого чердака это не принципиально, можно вообще обойтись без утепления. Однако гидроизоляция обязательна и в этом случае.

Схема кровельного пирога

Соответственно, вес изолирующих материалов под кровлей можно либо не считать (вес мембраны или пленки равен 1…2,5 кг), либо четко рассчитывать по применяемым материалам.

Пример: при утеплении мансарды минеральной ватой толщиной 200 мм (плотность 190…220 кг/м.куб) квадратный метр такого изолирующего слоя будет весить примерно 40 кг. Добавляя обязательную паро- и гидроизоляцию, получаем примерно 45 кг/кв.м. Итого, для Подмосковья нагрузка на стропила для утепленной мансарды составит 175…285 кг/м.кв., а для Петропавловска-Камчатского – 495…565 кг/м.кв.

Обшивка, обрешетка, контробрешетка

Здесь сложно выполнить точные расчеты, не зная заранее о планируемых вариантах работ.

Схема укладки стропил и плит

Но рассчитывать лучше на максимальную нагрузку, поэтому можно принять для вычислений:

  • сплошную обрешетку из листов фанеры (толщина не менее 12 мм, вес около 6,5 кг/м.кв), OSB (та же толщина, вес примерно 7,7 кг/м.кв), гипсоволокно (толщина 12…12,5 мм, вес 12…14 кг/м.кв.);
  • обязательную контробрешетку (вариант устройства кровли из металлочерепицы) из бруса 50х50 мм. Учитывая, что бруски набиваются не в сплошную, а с шагом 300…400 мм, вес контробрешетки на квадратный метр крыши можно принять примерно равным 3…4 кг;
  • обшивка изнутри часто выполняется вагонкой, возможен вариант с обшивкой листами фанеры или OSB с последующей штукатуркой. В первом случае вес отделки будет примерно равен 6…11 кг/м.кв., во втором – 8…11 кг/м.кв. (с учетом слоя штукатурки, рассчитать вес которого можно здесь).

Сюда же следует приплюсовать вес крепежа – не менее полукилограмма на квадратный метр. Итог – 16…22 кг/м.кв.

Таким образом, для уже приведенных примеров (Подмосковье и Петропавловск-Камчатский) нагрузка на квадратный метр составит уже 195…312 кг/м.кв. и 516…592 кг/м.кв. соответственно.

Выбор сечения стропил и их материала

Для Подмосковья, учитывая уже собранную нагрузку, применимы деревянные стропила. Они могут быть выполнены в виде бруса или оцилиндрованного бревна, сечение четко коррелирует с шагом стропил и длиной стропильной ноги.

Таблица длина стропил и расстояние

Как видно из таблицы, даже при небольшой длине ската (до 3 м) и малом расстоянии между стропилами необходимо сечение не менее 80х100 мм. Собственный вес такого бруса (или бревна диаметром 100 мм) составит около 8 кг. Необходимо проверить, насколько собственный вес стропил увеличит общий вес кровельного пирога (а соответственно, нагрузку на стропила).

Пример расчета 1 (Подмосковье)

Для этого примем длину стены 6 м, длину ската 3 м и предварительно выберем шаг 1 м. Требуется 7 штук стропил весом 56 кг, общая площадь крыши составляет 18 кв.м. Итого для Подмосковья (берем нагрузку по максимуму)

18х312+7х8=5 672 кг (на всю крышу). Вспоминая формулы сопромата, применяем стандартный метод вычисления несущей способности балки (в данном случае стропила).

Допустимый момент сопротивления бруса с сечением bxh=8х10 (высота на ширину)

W = bh2/6=133 см.куб.

Балка с таким моментом может выдержать прогиб (R в формуле – модуль упругости древесины, для сосны второго сорта, которая обычно идет на конструкции, R=150 кгс/см.кв.)

M = WR=133х150=20 615 кг*см = 206 кг*м

С учетом длины пролета 3 м распределенная нагрузка на погонный метр балки

Q=8M/l2=8х206/32=183 кг/м.

Если шаг балок принят 1 м, то максимальная распределенная нагрузка на квадратный метр составляет, как уже было рассчитано выше, по максимуму 312 кг, что почти вдвое выше допустимого. Следовательно, данный шаг и/или сечение стропил не подходят.

Проводим повторную проверку, выбирая шаг стропил 600 мм. В этом случае максимальная допустимая нагрузка на погонный метр стропила будет

Q=183/0,6=305 кг/м.

Это уже гораздо ближе к требуемой нагрузке.

Но более рационально не уменьшать шаг стропил двускатной крыши, а увеличить сечение бруса.

Если мы примем следующее по порядку сечение из предложенной выше таблицы (8х13 см), получим

W = bh2/6=225 см.куб.

M = WR=225х150=33 800 кг*см = 338 кг*м

Q=8M/l2=8х338/32=300 кг/м.

Уменьшая шаг стропил до 0,9 м, получаем допустимую распределенную нагрузку 300/0,9=33 кг/м, что вполне достаточно для заданных условий.

Пример расчета 2 (Петропавловск-Камчатский)

При тех же начальных условиях – длина стены 6 м, скат трехметровый, шаг 1 м – нагрузка на крышу составляет по максимуму 592 кг без учета веса стропил. Из приведенного выше примера расчета понятно, что для такой нагрузки надо либо серьезно увеличивать сечение балки, либо сокращать шаг. Оба варианта не рациональны, поскольку за счет веса балок увеличат нагрузку на несущие конструкции здания на 12…25%, что нежелательно.

Но можно заменить материал, приняв металлические стропила.

Крыша с металлическими стропилами

В этом случае обрешетка будет не сплошной (как предложено в примере сбора нагрузки), а разреженной, и также металлической. Соответственно, вес конструкции уменьшиться как минимум на 15…30 кг/кв.м., а несущая способность возрастет.

Несущная способность таблица

Посчитать несущую способность двутавра или швеллера сложнее, чем бруса с прямоугольным сечением, для этого необходимо использовать специальные формулы.

Для примера приведена форма расчета двутавровой балки в расчетной программе.

Расчет двутавровой балки

Используем формулы расчета из примера 1, заменив рассчитываемый момент сопротивления уже известным моментом для стальной балки. Имеем в виду, что модуль упругости стали (как на сжатие, так и на растяжение) составляет 21 000 кгс/см.куб.

модуль упругости

Для двутавра №10

W = 39,7 см.куб.

M = WR=39,7х21 000 =833 700 кг*см = 8337 кг*м

Q=8M/l2=8х8337/32=7410 кг/м.

Полученное значение намного превышает величину предельной нагрузки на крышу. Соответственно, пролет здесь можно спокойно увеличивать до 2м – это не приведет к разрушению конструкции.

Выводы

Рассчитывая шаг стропил односкатной крыши или более сложного сооружения, необходимо иметь в виду:

  • производить расчет лучше «с запасом», поскольку увеличение нагрузки на несущие конструкции все же лучше, чем обрушение крыши в результате недостаточной прочности стропильной системы;
  • принимая тяжелые кровельные материалы (керамическую черепицу, цементно-песчаную черепицу) лучше сразу брать в памятке следующее сечение стропил или уменьшать величину шага до предыдущего значения. В любом случае необходимо проверить правильность выбора прикидочным расчетом;
  • принимая утепление под профлист или под металлочерепицу, стоит помнить о необходимости не только теплоизоляции, но и защиты от шума – в противном случае стук дождя или града по крыше способен свести «на нет» весь комфорт проживания. Небольшое увеличение нагрузки на стропильную систему в этом случае оправдано.
Очень плохоПлохоСреднеХорошоОтлично (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
Комментарии