Как рассчитать длину стропил, особенности стропильных систем

Одним из важнейших и неотъемлемых элементов любого здания является кровельная конструкция, от прочности и надежности которой зависит как внешний вид всего дома, так и комфортабельность проживания в нем. Для обеспечения максимально длительного эксплуатационного срока кровли необходимо грамотно выполнить расчет количества стропил на крышу, их длину, сечение и расстояние между ними.

Стропильная конструкция должна быть достаточно надежной, чтобы справляться с:

• весом кровли и покрывающего ее кровельного материала;
• давлением, оказываемым атмосферными осадками;
• воздействием ветров;
• весом людей, выполняющих строительные, ремонтные и прочие работы на крыше, а также весом их оборудования и инструментов.

Поэтому так важно, чтобы все расчеты были выполнены правильно, с учетом используемых материалов, а также климато-географических особенностей местности, в которой осуществляется строительство.

Составные части стропильных систем

В состав стропильных систем входят следующие конструкционные элементы:

• стропильные ноги, установленные под уклоном;
• вертикально ориентированные опоры;
• наклонные подкосы;
• горизонтально расположенные балки, обеспечивающие связывание нижних частей стропил. 

Каждый из этих элементов играет свою роль в целостной системе, поэтому рассматривать их следует исключительно в комплексе, понимая, что при отсутствии даже одного из них конструкция не будет полноценной.

Расчет стропил односкатной крыши, равно как и двух- или четырехскатной, должен производиться с максимальной точностью, поскольку любая ошибка в итоге негативно скажется на прочности кровельной системы, которая может обрушиться под воздействием мощных порывов ветра или больших объемов снега. Избежать этого можно благодаря использованию специальных таблиц для расчета стропильных систем односкатной крыши, в которых есть все необходимые данные, позволяющие осуществить расчет сечения стропил в зависимости от их длины и ширины шага. Также существуют калькуляторы расчета стропильных систем, которые выдают требуемые значения на основе введенных данных.

Виды стропильных конструкций

Для сооружения системы стропил могут использоваться самые различные материалы.

В зависимости от этого стропильные конструкции могут быть:

• деревянными;
• металлическими;
• железобетонными;
• комбинированными (деревометаллическими).

Наиболее широкое распространение получили деревянные и металлические стропильные системы, так как они являются наиболее практичными и функциональными. Необходимо учитывать, что расчет шага стропил должен осуществляться с учетом материала, который будет использоваться для покрытия кровли: чем больший вес будет иметь этот материал, тем меньше должен быть шаг, и тем более мощными должны быть стропила.

В зависимости от способа возведения стропильные конструкции могут быть:

• наслонными, обустраиваемыми в домах, имеющих внутренние несущие стены;
• висячими, используемыми при необходимости перекрыть большие пролеты до семи – двенадцати метров) в зданиях, конструкция которых не предусматривает наличия внутренних несущих стен или опор.

Стропильные системы состоят из стропильных ног, ригелей, подкосов, стоек, затяжек, а также других конструкционных элементов, применяемых в случае необходимости.

Большее распространение получили стропила наслонного типа, что связано с их меньшей стоимостью по сравнению с висячими стропилами, а также более простым монтажом. Иногда также можно встретить конструкции, в которых совмещены висячие и наслонные стропила.

Особенности конструирования стропильных систем

При возведении опорной кровельной системы чрезвычайно важно следить за тем, чтобы каркас кровли имел высокую жесткость, так как от этого зависит прочность, надежность и долговечность крыши в целом. Достигается это за счет правильного соединения стропил друг с другом. Также необходимо следить за тем, чтобы каркас имел прочное крепление к коробке строящегося здания, чтобы в случае сильных порывов ветра крышу не сорвало.

В частном домостроении чаще всего в качестве кровельных каркасов применяют системы деревянных стропил. Их преимущества заключаются в простоте изготовления и монтажа, а также в сравнительно невысокой стоимости. С тем, как рассчитать количество стропил для конкретного дома, их длину или сечение, также не возникает никаких трудностей, поскольку существуют специальные таблицы и калькуляторы для расчета. Более того, даже в случае наличия каких-либо ошибок или недочетов во время строительства стен здания деревянные стропила достаточно просто обработать и придать им требуемую форму или размер. При необходимости без проблем можно выполнить сращивание стропил по длине, которая нужна по проекту.

Если говорить о металлических стропилах, то они не только дороже, но и значительно сложнее поддаются обработке; железобетонные же конструкции подогнать на месте практически невозможно.

В зависимости от используемого для строительства стен материала выбирается соответствующая опора для стропил:

• в брусчатых домах опорой служат верхние венцы;
• в деревянных домах каркасного типа – верхняя обвязка;
• в каменных и кирпичных домах – дополнительно устанавливаемые опорные брусья.

Как правильно рассчитать систему стропил

Чтобы кровельная конструкция получилась надежной и долговечной, важно знать, как рассчитать длину стропил, их количество, а также сечение брусьев.

При этом необходимо проведение нескольких связанных друг с другом расчетов:

• расчет прочности стропильных балок, позволяющий определить максимально допустимую для них нагрузку, превышение которой приведет к поломке стропил;
• расчет вероятности деформации стропильных балок, дающий возможность оценить нагрузку, которую балки способны выдержать, прогибаясь, но не ломаясь. При этом необходимо обращать внимание на то, что значение прогиба стропильных балок, независимо от конфигурации крыши, не должно превышать 0,4 процента от всей длины участка. 

Рассмотрим на конкретном примере, как рассчитать значение прогиба стропил. К примеру, есть стропила, длина которых составляет 6000 миллиметров. Умножаем это число на 0,4% (0,004) и получаем 24 миллиметра. Необходимо понимать, что даже в случае небольшого превышения этого значения конструкция стропил может довольно существенно деформироваться, что вызовет значительное прогибание кровли.

Перед тем, как рассчитать сечение стропил, необходимо учесть такие показатели:

• устойчивость и прочность крыши. Необходимые значения можно найти в готовых таблицах, разработанных опытными специалистами;
• прогиб крыши. Для его определения можно воспользоваться строительными нормами и правилами, касающимися норм проектирования деревянных конструкций.

При выполнении расчетов необходимо также принимать во внимание угол наклона сооружаемой кровли, ее различные параметры и характеристики, показатели материалов, используемых для сооружения стропильной системы.

Для сведения вероятности ошибки к минимуму под рукой всегда должна быть таблица расчета стропил, которая позволит быстро выяснить значение того или иного параметра. Рассмотрим на практике, как рассчитать шаг стропил, зная их длину и сечение. Допустим, стропильная система будет сооружаться из балок длиной 4 метра. Если они будут иметь сечение 8х16 сантиметров, то между ними следует оставлять метровое расстояние; при сечении 8х18 сантиметров шаг можно увеличить до 1 метра 40 сантиметров; если же сечение стропил будет составлять 9х18 сантиметров, то их можно устанавливать на расстоянии 1 метра 80 сантиметров. Аналогично следует поступать, если вы не знаете, как рассчитать высоту стропил: измеряете сечение бруса, и смотрите по таблице рекомендованную длину.

Также сегодня на специализированных веб-сайтах предлагаются различные варианты онлайн-калькуляторов, позволяющих рассчитать шаг стропил, их длину или необходимое сечение. Все что от вас потребуется – ввести известные данные, и система автоматически выдаст требуемое значение. Пользоваться такими калькуляторами чрезвычайно удобно, так как они не требуют проведения самостоятельных расчетов, что, в свою очередь, снижает вероятность возникновения ошибки, которая при возведении кровли может привести к весьма неприятным последствиям, вплоть до обрушения всей конструкции.