Расчет кровли двухскатной крыши — производим правильно

Прочность крыши напрямую зависит от того, насколько точно сделан расчет стропильной системы, в которой имеет значение и угол наклона скатов, и длина, равно как и сечение балок.

Схема Расчет стропильной ноги для крыши с затяжкой.

Таблица 1 к схеме 1 (L1 = 3м).

Нагрузка на крышу, кг/м2

Длина проекции стропила

«L1», м

Угол наклона стропила «?», в градусах

Шаг стропильных ног,

«S», м

Сечение стропила,

см

Длина стропила,

«L», м

Максимальное расстояние между опорами стропила,

«L2», м

Высота крыши,

«Н», м

Высота положения затяжки,

«а», м

1

2

3

4

5

6

7

8

9

160

3

25

1,8

5х12

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х13

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х13

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х14

3,90

2,60

2,5

1,70

45

5х16

4,25

2,85

3,0

2,0

194

25

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х14

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х15

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х16

4,25

2,85

3,0

2,0

238

25

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х15

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х16

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х14-2шт.*

4,25

2,85

3,0

2,0

279

25

5х14

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х15

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х16

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х17

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х15-2шт.*

4,25

2,85

3,0

2,0

279

25

1,5

5х13

3,3

2,15

1,4

0,9

30

5х14

3,45

2,3

1,7

1,15

35

5х15

3,65

2,45

2,1

1,4

40

5х16

3,90

2,60

2,5

1,7

45

5х17

4,25

2,85

3,0

2,0

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

Наиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток — невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

Устройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

Такая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Принципы расчета обрешетки под профнастил

Как и большинство кровельных покрытий, профилированный лист крепится к обрешетке. Шаг обрешетки под профнастил оговорен в строительных нормах. В СНиПе указаны требования к данному параметру, исходя из угла наклона ската крыши :

  • при минимальном уклоне кровли для монтажа профнастила необходима сплошная обрешетка, либо обрешетка с шагом, не превышающим 400 мм (выбор зависит от толщины металла и марки используемого материала);
  • при среднем уклоне деревянное основание может монтироваться с шагом 300 – 650 мм;
  • если кровля имеет большой угол уклона, шаг может составлять до 1000 мм;
  • отдельные марки профнастила, обладающие высокой жесткостью, могут монтироваться с шагом обрешетки до 3000 или 4000 мм, если угол наклона ската составляет более 8 градусов.

При проектировании кровельной системы следует заранее определиться с материалом финишного покрытия. Производители профнастила в сопроводительной документации указывают требования к укладке конкретного материала. Рекомендуется выполнять расчет обрешетки под профнастил, в соответствии с параметрами, указанными производителем (они не выходят за пределы требований СНиП).

В частном строительстве нередко выбирают профнастил с профилем высотой 35 мм из стального листа толщиной 0,6-0,7 мм. Такой материал может монтироваться на обрешетину с шагом до 1,5 метров, при этом кровля рассчитана на нагрузку до 600 кг на квадратный метр.

По такой крыше можно безбоязненно перемещаться при очистке или ремонте, но следует отметить, что данная конструкции повышенной прочности несколько дороже, чем кровля из профнастила меньшей жесткости.

Если предполагается использовать профнастил с высотой профиля 21 мм и менее, шаг обрешетки под профнастил должен быть минимальным, либо монтируется сплошная обрешетина. Данный кровельный материал не рассчитан на высокие нагрузки, для него требуется прочная основа, чтобы избежать деформации листов.

Профилированный лист с высотой профиля от 44 мм в частном строительстве практически не используется, так как этот материал предназначен для обустройства кровли промышленных сооружений .

Подготовка материала для обрешетки

Чтобы рассчитать количество требуемого пиломатериала, необходимо знать длину и ширину ската, а также выполнить расчет шага. Кроме того, следует учесть, что у конька и карниза следует монтировать по две доски, чтобы обеспечить необходимую прочность кровельного настила.

Усиления требуют и места примыкания к печным трубам, слуховым окнам, вентиляционным коробам и т.д. К результату вычислений следует добавить еще 10%. так как в процессе монтажа пиломатериал придется подрезать до необходимых размеров и часть уйдет в отходы.

Сечение бруска должно составлять не менее 50×50 мм. Также обрешетка может выполняться из обрезной или необрезной доски толщиной 50 мм. Требуется использовать хорошо просушенный пиломатериал. Рекомендуется использовать брусья и доски из ели, сосны, бука, ольхи

Материал может быть не фугованным, но следует обратить внимание на прямолинейность его поверхностей

Доски и брус не должны быть покороблены, при необходимости поверхность элементов следует подправить.

Обрешетка под профнастил эксплуатируется в условиях повышенной влажности, поэтому велик риск повреждения деревянных элементов грибком и микроорганизмами. Чтобы предупредить гниение древесины, пиломатериал требуется обработать антисептиками. Также необходима противопожарная обработка элементов кровли. Сегодня выпускаются специальные составы для огнебиозащиты, которые позволяют проводить оба вида обработки за один раз.

Допускается обрабатывать уже готовую обрешетку, но конструкция кровли будет значительно эффективнее защищена, если она монтируется из элементов, заранее качественно пропитанных огнебиозащитным составом.

Стропильная система одного и двух скатов

В последнее время односкатная крыша получает все большую симпатию. Оно и понятно, ведь материалы только дорожают, а так хочется сэкономить. Благодаря несложной конструкции это получится сделать. Стропильная система одного ската довольно примитивна. Для этого просто нужно положить балки на венец и закрепить. Конечно, не стоит забывать про изоляционный материал.

Максимальный наклон односкатной крыши может быть 30 градусов, а пролет составлять 6 метров (это правило действует для пиломатериалов). Самым оптимальным уклоном считается 15-20 градусов. Под таким углом, ветровая нагрузка не причинит особого вреда, но вот снежный покров будет доставлять некоторые неудобства. Решением этой проблемы может стать размещение вашей постройки «по ветру», что позволит ему удалять снежную массу с крыши естественным образом.

Альтернативным вариантом односкатной кровли является двухскатная. Она представляет собой некоторое количество прямоугольников, соединенных воедино при помощи мауэрлата и конька. Стоит отметить один интересный факт. Когда форма треугольника приближается к равнобедренному, то его жесткость возрастает. В связи с этим при уклоне кровли до 60 градусов можно позволить расширить шаг между стропильными ногами.

Но не стоит заигрываться с расчетами, ведь это может привести к увеличению парусности и расходу пиломатериалов. Самым оптимальным уклоном скатов для двухскатной системы – 45 градусов.

Определение угла наклона скатов

На данном этапе можно обойтись без формул, поскольку покатость крыши зависит от того, какой кровельный материал будет на нее настелен. То есть существуют определенные диапазоны углов наклона крыши, допустимые для жесткого или мягкого покрытия, тяжелого или легкого. Также играет роль климатический фактор – чем больше осадков выпадает за год в вашей местности, тем круче должен быть угол скатов, в идеале – в пределах от 45 до 60 градусов. И, напротив, там, где сильные ветры, нужно сделать уклон как можно меньше.

Если вы планируете укладывать на обрешетку профнастил, то с учетом сравнительно небольшого веса материала, максимальный угол стропил можно сделать до 35 градусов. Что касается минимального наклона, нежелательно делать его меньше 12°. Для металлочерепицы максимальный угол крутизны скатов соответствует 27°. Минимальная крутизна поверхности для шифера не должна быть больше 22°. Мягкую кровлю можно уложить с наклоном от 6° до 15°. Лучше всего зависимость углов скатов от материала и соответствие градусов процентам определять по таблицам.

Таблица выбора материала по углу уклона кровли

Вид кровли

Минимальный уклон крыши

в градусах

в %

в соотношении высоты ската к заложению (формула i = H:L)

Кровли из рулонных битумных материалов: 3 и 4 слоя (наплавляемая кровля)

0-3°

до 5 %

 до 1:20

Ондулин

8,7

1:11

Волнистые асбоцементные листы (шифер)

16

1:6

Керамическая черепица

11°

19

1:6

Битумная черепица

11°

19

1:5

Металлочерепица

14°

25

Цементно-песчаная черепица

34°

67 %

1:1,5

Деревянная кровля

39°

80 %

1:

Примечание. Заложение – длина проекции ската на горизонтальную поверхность
Определение угла наклона скатов

Таблица соотношения градусов и процентов

градусы

 %

 градусы

 %

градусы

 %

 1°

 1,7%

 16°

 28,7%

31°

 60,0%

 2°

 3,5%

 17°

 30,5%

 32°

 62,4%

 3°

 5,2%

 18°

 32,5%

 33°

 64,9%

 4°

 7,0%

 19°

 34,4%

 34°

 67,4%

 5°

 8,7%

 20°

 36,4%

 35°

 70,0%

 6°

 10,5%

 21°

 38,4%

 36°

 72,6%

 7°

 12,3%

 22°

 40,4%

 37°

 75,4%

 8°

 14,1%

 23°

 42,4%

 38°

 78,9%

 9°

 15,8%

 24°

 44,5%

 39°

 80,9%

 10°

 17,6%

 25°

 46,6%

40°

 83,9%

 11°

 19,3%

 26°

 48,7%

 41°

 86,0%

 12°

 21,1%

 27°

 50,9%

 42°

 90,0%

 13°

 23,0%

 28°

 53,1%

43°

 93,0%

 14°

 24,9%

 29°

 55,4%

 44°

 96,5%

 15°

 26,8%

 30°

 57,7%

 45°

 100%

Следует помнить, что с увеличением угла наклона кровли становится больше и ее площадь, а значит, материалов для укладки на обрешетку понадобится больше.

Как рассчитать высоту двускатной крыши

Расчет высоты крыши

Сделать это достаточно просто. Зная угол наклона стропильной системы или длину ската, а так же  расстояние между нижним краем стропильной ноги и перпендикуляром, опущенным от середины предполагаемого конька (обычно это место является центром дома), используя простые геометрические правила расчёта или теорему Пифагора.

Подводя итог, весь расчёт кровли можно свести к следующим положениям:

Необходимо учитывать вес конструкции, дождевых вод и снежного покрова.

В случае если в будущем предполагается замена кровли на более тяжёлую, следует заранее рассчитать прочность стропильной системы.

Следует серьёзно отнестись к выбору материала для изготовления стропильной системы. Все параметры: ширина доски и прочность, должны учитываться.

Расчёт двускатной крыши должен производиться в соответствии с общепризнанными параметрами для каждого элемента конструкции.

Расчет размера и шага стропил для односкатных и двухскатных крыш

Для точного расчета стропильной системы существуют специализированные программы и онлайн-калькуляторы.

Однако для простой односкатной и двухскатной крыши необходимые параметры можно вычислить самостоятельно без их помощи.

Нужную длину стропила можно рассчитать из теоремы Пифагора, приняв за один катет высоту крыши, а за второй — ширину строения от стены до проекции конька на балку перекрытия.

Следует учесть, что стропило должно выступать наружу за край стены не менее чем на 60 см. Стандартная длина стропила составляет 6 м. При необходимости, проводя расчет длины, ее можно нарастить.

Видео:

Расчет шага для стропил должен учитывать расстояние между ними в диапазоне 60 — 100 см. Чем больше нагрузка, тем чаще необходимо устанавливать стропила.

Общее количество стропил на скат крыши равно длине ската, деленной на величину шага стропил, плюс одно стропило. Соответственно, для двухскатной крыши это число надо удвоить.

Расчет размера и шага стропил для односкатных и двухскатных крыш

Чем рассчитанный шаг стропил реже, тем шире стропильный брус. Для несущих конструкций двускатной или односкатной крыши этот размер должен составлять не менее 15 см для крупных строений, а для дачных построек (сараев, беседок и бань) – 10 см.

Затем устанавливается количество стропил на один скат. Для этого его длину следует разделить на шаг установки. Если дом двускатный, то полученное значение следует удвоить.

Выбор подходящего сечения стропила зависит от шага стропил и их длины:

Длина стропила, см Шаг стропила, см Сечение стропила, см
До 600 140 10х20
100 8х20
До 400 180 9х18
140 8х18
100 8х16
До 300 180 9х10
120 8х10

Для уменьшения деформаций стропил и балок в процессе эксплуатации лучше всего для стропильной системы использовать сухой пиломатериал.

При выборе балок для стропил необходимо обратить внимание на отсутствие трещин и сучков.

В самом распространенном случае для двухскатной крыши одноэтажного строения, крытого шифером, целесообразно использование деревянного стропила сечением 5х15 см.

Точка вершины

Довольно редко хозяева обустраивают чердачное пространство двухскатной крыши под жилое помещение. Малый простор под подобной конструкцией совершенно этому не способствует. Однако в независимости от намерений и желаний владельцев, некоторые ограничения всё же придётся соблюсти:

  • В целях пожарной безопасности расстояние от перекрытия до конька должно быть не меньше 1.6 метра.
  • Чётких предписаний насчёт максимальных лимитов нет. Разве что не рекомендуется возводить крышу, высота которой больше самой коробки дома – на последней это может сказаться повышенными нагрузками и, как следствие, деформацией.

Для более детального расчёта потребуются два параметра: ширина дома и угол наклона кровли. Представив двухскатную крышу в виде треугольника, условно обозначим искомую высоту конька за катет «a», который расположен перпендикулярно перекрытию. Он делит чердачное помещение на два прямоугольных треугольника, в каждом из которых есть катет «b» — половина ширины дома.

Зная градус крутизны скатов, найти значение катета «а» можно по геометрической формуле, известной ещё со школы:

a=b*tgα,

где «α» — угол наклона кровли.

К примеру, если ширина дома 8 метров, а крутизна скатов – 40 градусов, то оптимальная высота конька составит:

4*tg35°=4*0,7=2,8 метра.

Какие виды стропил применяются при устройстве двускатки

Стропильная система двускатной крыши бывает:

Висячие стропила не имеют опор внутри, а опираются только на две внешние основные опоры. Наслонные стропила опираются на внутренний элемент.

Тип применяемых стропил напрямую связан с размерами здания, но в любом случае монтаж стропильной системы производится с соблюдением некоторых тонкостей. Более подробно мы говорили об этом, когда обсуждали стропильную систему мансард.

Самая опасная ситуация, которая очень вероятна при ошибках в расчете стропил двускатной крыши – разрушения стропильной системы из-за неверно выбранного сечения стропил. В лучшем случае – нарушения сочленений (узлов) стропильной системы, что приводит к невозможности дальнейшей эксплуатации крыши.

Читайте также:  Как выглядит и где применяется полимерпесчаная фасадная плитка