Как рассчитать стропила на крышу

Крыша – это не только защита дома от внешней среды, но и некий элемент декора, придающий сооружению законченный вид. Именно поэтому застройщики сооружают сегодня самые необычные кровли со сложными конструкциями стропильных систем.

Система стропил является важнейшим элементом обустройства любой кровли. На нее приходится вес покрытия и атмосферных осадков. Поэтому правильное выполнение такой системы с учетом всех правил строительного искусства – это гарантия надежности и долговечности крыши. Очень важно правильно определить длину стропил и других элементов конструкции. При этом нужно учитывать такие климатические особенности, как:

• толщина снега;
• объем летних осадков;
• сила ветра.

Из чего состоит система стропил

Любая конструкция такого рода выполняется в виде соединенных между собой элементов, строго соответствующих произведенным ранее расчетам. В составе этой системы можно выделить следующие элементы:

• накосные ноги, которые еще называют стропильными;
• упоры, шпренгели и другие крепежные детали, которые придают конструкции необходимой жесткости;
• стойки вертикального типа;
• нарожники.

Обратите внимание! Нужно с особой ответственностью отнестись к расчету длины стропил – любая, пусть и незначительная ошибка может привести к деформации геометрии крыши и, соответственно, ее обрушению.

Если вы не разбираетесь в особенностях кровельной конструкции, то лучше обратитесь к квалифицированным специалистам. Для самостоятельного расчета используйте специальные калькуляторы и таблицы – это поможет вам избежать ошибок.

Разновидности стропильной системы

Стропильные системы делятся на две группы в зависимости от используемого материала:

• деревянные конструкции;
• конструкции из металла.

Существуют еще Ж/Б стропильные системы, но их используют преимущественно в промышленных зданиях. В любом случае, будь стропила металлическими, деревянными или бетонными, они обязательно должны прочно крепиться к стенам дома.

Зачастую для сооружения стропил в загородных домах используют древесину, преимущественно хвойных пород. По сравнению с металлом, дерево легче обрабатывать и устанавливать. Более того, если даже при расчетах произошла ошибка, то деревянные детали легко заменить.

До того как приступить к расчетам, сначала измерьте ширину дома. Дело в том, что хотя небольшие накосные ноги и не нуждаются в дополнительном наращивании, но в отдельных случаях особая геометрия кровли требует усиления стропил, даже если дом незначительных размеров.

По особенностям конструкции стропила делятся на:

• наклонные;
• висячие.

В строительстве загородных домов чаще используются наклонные стропила, но нередко строители совмещают и те и другие. Как уже говорилось, может потребоваться наращивание накосных ног. Это зависит от кровельного материала, используемого при строительстве. Так, шифер или керамическую черепицу ввиду большого веса можно устанавливать лишь на стропильную систему повышенной прочности.

Сечение досок, используемых при сооружении стропил, может быть 20х6 см либо 15х5 см. Но если конструкция усиливается, то можете подобрать брус с большим сечением (есть и другой способ усиления – путем сращивания досок).

А теперь – непосредственно к расчетам.

Что нужно учесть при расчете стропил

Сначала определим основополагающие моменты.

1. Вид и форма кровли непосредственно влияют на функциональные особенности стропильной системы. Дело в том, что расчеты для шатровой и двускатной крыш будут отличаться между собой, ведь проводить их нужно по разным методикам. Более того, несимметричные кровли (к примеру, ломаные) нуждаются в дополнительных стабилизационных элементах – ригелях, шпалах, подкосах и проч.
2. Очень важны при расчетах и будущие нагрузки на конструкцию, преимущественно снеговые и ветровые. К примеру, в заснеженных регионах страны достаточно трудно соорудить кровлю со скатом менее 45°, а если увеличить наклон или высоту конструкции, то увеличится ветровая нагрузка. Словом, нужно определить ту самую «золотую середину», но не в ущерб привлекательности. Очень часто такую проблему могут решить лишь истинные мастера.
3. Еще одним важным моментом при расчете является материал покрытия. Многие из этих материалов нуждаются в определенных условиях. Так, гибкая черепица укладывается исключительно на сплошную поверхность (в крайнем случае – частую обрешетку). Керамическая черепица нуждается в усиленном каркасе.
4. Размер и площадь – вот основные показатели, влияющие на выбор того или иного типа кровли. Если площадь большая, то увеличивается шаг стропил и, соответственно, расстояние между ними. Из-за этого сечение используемого бруса увеличивается.

Обратите внимание! Дистанция между несущими стенами называется прогоном. С увеличением прогона растет количество изменений в конструкции, в частности, число стабилизирующих и усиливающих элементов.

Как рассчитать стропила на крышу

Теперь, ознакомившись с отправными точками, можете брать бумагу, линейку и карандаш и приступать к расчетам.

Первый этап. Вес кровельного пирога

Для начала определите, сколько будет весить сама кровля. Это очень важно, ведь стропильная система должна достаточно долго выдерживать этот вес. Его очень легко вычислить: узнайте вес квадратного метра каждого из слоев, суммируйте полученные данные и добавьте поправочные 10%.

Вот пример таких расчетов.

1. Квадратный метр обрешетки весит 15 кг.
2. Кровельным покрытием будет, скажем, ондулин с весом 3,5 кг.
3. Метр квадратный битумной гидроизоляции весит еще 6 кг.
4. Вес 10-сантиметрового слоя минеральной ваты составляет примерно 10 кг на квадратный метр.

Посмотрим, что получается.

15 + 3,5 + 6 + 10 = 34,5 кг.

Добавляем поправочные 10%, получается 37,95 кг. Именно эта цифра является показателем веса кровельного пирога.

Обратите внимание! В большинстве случаев этот вес не превышает 50 кг, но опытные специалисты уверены, что при расчетах нужно основываться именно на этом значении – «на запас».

Выходит, что вес кровельного пирога должен составлять 50 + 10% = 55 кг/м².

Второй этап. Снеговая нагрузка

Очень важно учесть и снеговую нагрузку, ведь снег может скапливаться на крыше в достаточно большом количестве. Используйте для определения этой нагрузки специальную формулу:

µ х Sᶢ = S, где

S в данном случае – это нагрузка снега, которую вам нужно рассчитать;

µ – поправка, зависящая от наклона ската;

У плоской крыши, наклон которой не превышает 25°, поправка будет равняться единице; если наклон ската больше 25°, но не превышает 60°, то поправка составит 0,7. Если будет сооружаться очень крутая кровля, то снеговые нагрузки для нее можно не рассчитывать вовсе.

Sᶢ – это вес квадратного метра снегового покрова. Этот показатель зависит от климатических особенностей конкретного региона, узнать о нем можно в СНиПе.

Пример расчетов

Допустим, наклон кровли будет составлять 25°, а масса снега – 200 кгс/м².

0,7 х 200 = 140 кгс/м²

Это планируемая нагрузка снега на стропильную систему.

Третий этап. Ветровая нагрузка

Для расчета нагрузки ветра на стропила используйте приведенную ниже формулу.

K x Wᵒ = W, где

Wᵒ в данном случае является нормативным показателем, который вы должны определить по таблице (все зависит от того, в каком регионе вы живете);

К – это поправка, которая учитывает высоту дома и тип местности.

Таблица 1. Ветровые нагрузки в России

Ветровой район	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
Wᵒ, кгс/м²	17	23	30	38	48	60	73	85

Таблица 2. Нормативы поправочного коэффициента.

Высота дома, м	А	В
5	0,75	0,5
10	1	0,65
20	1,25	0,85

В данном случае А – это открытые местности, а В – местности, равномерно покрытые препятствиями.

Пример расчетов

Допустим, вы желаете построить дом пятиметровой высоты в Московской области. Это регион располагается в I ветровом районе, поэтому нагрузка ветра здесь составляет 25 кгс/м². Поправка – 0,5. Посмотрим, что получается:

0,5 х 23 = 11,5 кгс/м²

Это и есть будущая ветровая нагрузка на конструкцию.

Четвертый этап. Расчет шага и длины стропил

Для расчета длины стропил можете вспомнить геометрию в школе, а именно знаменитую теорему Пифагора. Ведь стропильная конструкция – это, по сути, прямоугольный треугольник и измерить его диагональ очень просто. Но не забывайте учитывать при расчетах:

• прочность брусьев;
• возможность деформации – какую нагрузку сможет выдержать система не ломаясь.

Обратите внимание! Как гласит ГОСТ, стропила не должны прогибаться больше, чем на 1/250 часть своей длины. К примеру, если длина стропил составляет 5м, то умножьте это число на 0,004 – так вы получите предельный прогиб, а именно 2 см.

Для расчета сечения используйте приведенную ниже таблицу.

Таблица 3. Расчет сечения стропильной системы

Длина стропил, м	Дистанция между стропилами, м	Требуемое сечение бруса, см
Менее 3	12	8х10
Менее 3	18	9х10
Менее 4	10	8х16
Менее 4	14	8х18
Менее 4	18	9х18
Менее 6	10	8х20
Менее 6	14	10х20

Пример расчетов

Допустим, длина стропила составляет 4 м. Из таблицы видим, что для такой длины доступны три варианта сечения, в зависимости от шага стропил. Если этот шаг составляет, к примеру, 14 м, то для работы потребуется брус с сечением 8х18 см.

Основные требования к материалу

Согласно ГОСТу, древесина должна соответствовать следующим требованиям:

• ее влажность не должна превышать 18%;
• количество сучков не должно превышать три штуки на погонный метр бруса;
• несквозные трещины могут быть, но их длина не должна превышать половину общей длины;
• древесина должна быть обработанной антисептиком, антипиреном и средством биологической защиты.

Кроме того, при покупке брусьев обращайте внимание на:

• фирму-изготовителя;
• дату изготовления;
• название изделий, стандарт;
• качество выполнения отдельных деталей;
• размеры и влажность изделий;
• породу дерева.

Специальные компьютерные программы

Судя по всему сказанному выше, для расчетов стропил нужно обладать не только достаточным запасом знаний, но и навыками черчения и рисования. Разумеется, не каждый из нас может всем этим похвастаться.

К счастью, сегодня существует немало компьютерных утилит, предназначенных для облегчения расчетов. Есть среди них профессиональные, такие, к примеру, как «Автокад», но можно отыскать и более простые варианты. Так, в программе «Аркон» можно запросто создавать различные проекты, а также наглядно увидеть, как будет выглядеть будущая крыша.

Обратите внимание! В таких утилитах есть и расчетный калькулятор, о котором говорилось ранее. С его помощью можно с предельной точностью рассчитать длину, шаг и сечение стропил.

Такие калькуляторы есть и в онлайн-режиме, но все данные, которые можно получить с их помощью, носят рекомендационный характер и не заменят полноценного составления проекта.

В качестве заключения

Одним из важнейших этапов сооружения крыши является расчет стропильной системы. Разумеется, это дело лучше доверить профессионалам, но предварительные замеры можно произвести и своими силами – это поможет вам разобраться в готовом чертеже.

Видео – Установка стропил