30

Односкатная крыша

Расчет стропил односкатной крыши: основные значения, как рассчитать длину и количество стропил, их сечение, каковы последствия неверных подсчетов?

В статье поговорим о расчете стропил односкатной крыши: какие значения требуется учитывать, как рассчитать длину и количество, их сечение (по таблицам или онлайн-калькулятору), какими могут быть последствия неправильно произведенных подсчетов.

Конструкция стропильной системы

1

Стропильная система односкатной крыши не представляет из себя ничего сложного, особенно для тех, кому знакомо устройство двухскатной. Она состоит из тех же основных опорных элементов, которые демонстрирует схема:

  1. Мауэрлат. Прочное, массивное основание, изготовленное из бруса сечением 150х150 мм. Мауэрлат крепят на верхнюю часть стен, чтобы он брал на себя вес кровли и перенаправлял его на фундамент. Его не устанавливают лишь в домах из бревна и бруса, в которых задачи мауэрлата выполняет верхние венцы сруба. В сооружениях из кирпича ил газосиликата по верхнему краю стены налаживается опалубка и заливается бетонная стяжка.
  2.  Стропильные ноги. Стропила представляют собой ровные, прочные бруски из дерева сечением 50х150 мм или 100х150 мм. Они опираются на стены, образуя геометрию скатов. Шаг между двумя стропильными ногами выбирают в промежутке между 60-120 см. Нужно учитывать, что как слишком редкий, так и слишком частый шаг нежелателен: если стропил необоснованно много, конструкция получится слишком тяжелой, если мало – не выдержит веса кровельного материала.Расстояние между стропилами определяют инженерный расчет.
  3. Подкос. Также называемый подстропильная нога элемент дополнительной опоры. Он под углом отходит стойки, подпирая серединную часть стропила, предотвращая его прогиб. Подкосы также изготавливают из дерева, досок сечением 50х150 мм.
  4. Стойка. Вертикальная опора, которая одной стороной стоит на несущей перегородке, а другой подпирает стропильную ногу, перенося ее вес на фундамент здания. Шаг между стойками должен быть 1,2-1,5 м, большее расстояние не обеспечивает должной поддержки.
  5. Лежень. Изготавливают из того же материала, что и мауэрлат, выполняет он такие же функции стой лишь разницей, что устанавливается на внутренние опорные стены.
  6. Схватка. Горизонтально расположенная доска, стягивающая две стойки, предотвращающая их распирание.
  7. Кобылки. Используют, если длины стропильных ног недостаточно для сооружения свеса крыши. Это доски меньшего сечения, с помощью которых удлиняют стропила. Расстояние от стенды до конца кобылки должно быть не менее 40 см.

Виды стропильных систем

В зависимости от планировки сооружения, для м??нтажа односкатной кровли применяют различные виды стропильной системы, максимально соответствующие заданным условиям:

  •  Наслонная. Особенность заключается в том, что наслонные стропила монтируют только в сооружениях с внутренними несущими опорами. Она актуальна для построек их кирпича или блоков, но если брусовой или бревенчатый дом выполнен в переруб с несущей стеной внутри, то подойдет и для него. Наслонная схема включает в себя дополнительные опорные элементы: стойки, прогоны, схватки, лежни, подкосы. Чем больше площадь и вес односкатной крыши, тем больше вспомогательных частей. Таким образом можно перекрыть сооружение, расстояние между стенами в котором больше 12 м, если внутри него две несущих опоры.

  • Скользящая. Применяют скользящие стропила в строительстве бревенчатых и брусовых срубов. Опытные строители утверждают, что деревянные постройки дают усадку в течении первых 5-6 лет после сборки, в первый год эксплуатации дои теряет до 15% высоты. Поэтому, если оснастить их кровлей с жестким креплением, крышу перекосит, со временем ее придется переделывать. Однако, скользящие стропила внизу имеют крепления по типу ползунка, поэтому при оседании сруба, крыша не деформируется, а подстраивается.

  • Висячая. Эта стропильная система не предполагает опоры на внутренние перегородки, используются лишь внешние стены. Чаще всего для такой конструкции сооружают каркас постройки с одинаковыми во высоте стенами. Для того, чтобы задать уклон ската используют стойку из дерева. Стропильные фермы — устройство, состоящее из стойки, затяжки, стропил и, если необходимо подкосов,которое собирают на земле. Они по виду представляют прямоугольный треугольник, в котором гипотенузой являются стропила, малым катетом – стойка, большим – затяжка. Чтобы установить фермы, на балки перекрытия сооружают временный настил из досок, способный выдержать вес рабочего и фермы. Подходит, если расстояние между стенами не превышает 4,5 м.

2

Варианты конструкции

 

Чтобы понять, какие элементы должна иметь стропильная система вашей односкатной крыши, какой должен быть шаг между ними, нужно произвести замеры длины и ширины постройки, определить расстояние между несущими стенами. Если дина сооруж??ния:

  • 4, 5 метров и меньше. Если расстояние между перегородками маленькое, можно выбрать самый простой вариант, состоящий из прочно закрепленного мауэрлата и стропильных ног. Установка не вызывает значительных затруднений, может быть произведена своими руками. Этот способ используют для хозяйственных построек малой площади: гаражей, сараев, уличных туалетов.
  • 4,5-6 м. Если расстояние превышает рекомендованные значения, шестиметровые стропила, не имеющие опоры на внутреннюю перегородку, будут провисать под собственным весом. Поэтому стропильную систему необходимо усилить подкосами, опирающимися на лежень, установленный на балку перекрытия.
  • До 12 м. Если длина кровли превышает 12 метров, монтируют хотя бы одну стойку, на которую опираются подкосы. Шаг между стропилами и стойками не должен превышать 1,2-1,5 м.
  • До 16 м. Для сооружений, расстояние между стенами в которых превышает 16 м, требуется установка как минимум двух стоек, скрепленных схваткой, разнонаправленных подкосов. Такую стропильную систему используют крайне редко, она подходит для обустройства больших сараев для содержания домашнего скота или складов.

3

Нужно понимать, что, чем масштабнее постройка, тем более сложной стропильной системы она требует, тем меньше шаг между стропилами. Так как стандартная длина пиломатериалов составляет 6 метров, то сооружения, ширина которых превышает 4,5 требуют изготовления составных стропильных ног, состоящих из одной или двух досок, соединенных внахлест 50 см.

Основные достоинства односкатных крыш

Несмотря на то что не всем нравится эстетика здания, над которым смонтирована односкатная кровля (хотя сам по себе вопрос – неоднозначный), многие хозяева загородных участков при возведении построек, а иногда даже — и жилого дома, выбирают именно такой вариант, руководствуясь целым рядом достоинств подобной конструкции.

Односкатные кровельные системы подкупают своей понятностью, простотой расчетов и монтажа

  • Материалов для односкатной стропильной системы, тем более, если она возводится над небольшой хозяйственной пристройкой, потребуется совсем немного.
  • Самой «жесткой» плоской фигурой является треугольник. Именно он лежит в основе практически любой стропильной системы. В односкатной системе этот треугольник – прямоугольный, что существенно упрощает проведение расчетов, так как все геометрические соотношения известны каждому, кто заканчивал среднюю школу. Но эта простота никак не сказывается на прочности и надежности всей конструкции.
  • Даже если ведущий самостоятельное строительство владелец участка ни разу ранее не сталкивался с возведением крыши, монтаж односкатной стропильной системы не должен вызвать у него чрезмерных трудностей – он достаточно понятен, не столь сложен. Нередко, при перекрытии небольших хозпостроек или иных придомовых сооружений вполне возможно обойтись не то что без вызова бригады специалистов, но даже и без приглашения помощников.
  • При возведении конструкции крыши всегда важна скорость проведения работ, естественно, без потери качества – хочется как можно быстрей обезопасить строение от капризов погоды. По этому параметру односкатная крыша однозначно является «лидером» — в ее конструкции практически нет сложных соединительных узлов, забирающих массу времени и требующих высокоточной подгонки.

Насколько существенны недостатки односкатной стропильной системы? Увы, они есть, и с ними тоже приходится считаться:

  • Чердака при односкатной кровле или не предполагается вовсе, или он получается настолько маленьким, что о его широкой функциональности приходится забыть.

В подавляющем большинстве случаев односкатная крыша не предполагает наличия «полезного» чердачного помещения

  • Исходя из первого пункта – есть определенные сложности в обеспечении достаточной термоизоляции расположенных под односкатной крыш??й помещений. Хотя, конечно, это можно исправить – ничто не мешает утеплить сам скат кровли или же расположить под стропильной системой утепленное чердачное перекрытие.
  • Односкатные крыши, как правило, делаются с небольшим уклоном, до 25?30 градусов. Это влечет за собой два последствия. Во-первых, не все виды кровельных покрытий подойдут для таких условий. Во-вторых, резко возрастает значимость потенциальной снеговой нагрузки, что следует обязательно учесть при проведен расчетов системы. Но зато при таких уклонах значительно снижается влияние ветрового давления на кровлю, особенно если правильно расположить скат – в наветренную сторону, в соответствии с преобладающими ветрами на данном участке местности.

В сети можно отыскать немало проектов жилых домов, в которых основной акцент делается именно на односкатную системы крыши

  • Еще один недостаток, пожалуй, можно отнести к очень условным и субъективным – это внешний вид односкатной крыши. Он может не прийтись по душе любителям архитектурных изысков, дескать, очень упрощает облик постройки. На это тоже можно возразить. Первое – простота системы и экономичность возведения часто играют все же решающую роль при строительстве подсобных сооружений. А втрое – если посмотреть обзор проектов жилых домов, то можно встретить очень интересные дизайнерские варианты, в которых упор сделан именно на односкатной крыше. Так что, как говорится, о вкусах не спорят.

Как рассчитывается односкатная стропильная система?

Как задать необходимый угол ската?

Итак, чтобы задать необходимый угол уклона ската ?, необходимо обеспечить возвышение одно стороны стропильной ноги на величину h. Соотношения параметров прямоугольного треугольника известны, то есть определить эту высоту – сложности не представит:

h = d? tg?

Значение тангенса – это табличная величина, которую несложно отыскать в справочной литературе или в таблицах, опубликованных в интернете. Но чтобы максимально упростить нашему читателю задачу, ниже размещен специальный калькулятор, который позволит выполнить расчеты буквально за несколько секунд.

Кроме того, калькулятор поможет решить, при необходимости, и обратную задачу – изменяя угол уклона в определенном диапазоне подобрать оптимальное значение превышения, когда именно этот критерий становится определяющим.

В какую сторону предусмотреть скат кровли?

Казалось бы – праздный вопрос, однако, с ним необходимо определиться заранее.

В некоторых случаях, например, если крыша делается над пристройкой к дому, вариантов особых и нет – скат должен располагаться только в направлении от здания, чтобы обеспечивался свободный сток ливневой воды и талого снега.

На отдельно стоящем строении уже есть определенные возможности выбора. Конечно, мало когда рассматривается вариант, при котором стропильную систему располагают таким образом, чтобы направление ската приходилось на фасадную часть (хотя не исключено и такое решение). Чаще всего уклон организовывают назад или в одну из сторон.

Направление ската кровли можно выбрать любое – суть геометрических построений та же, и меняются только лишь исходные линейные параметры для вычислений

Вот здесь уже можно взять за критерии выбора внешнее дизайнерское оформление возводимого здания, особенности территории участка, удобство прокладки коммуникаций системы сбора ливневых вод и т.п. Но все равно следует иметь в виду определённые нюансы.

  • Оптимальное расположение односкатной кровли – в наветренную сторону. Это позволяет минимизировать ветровое воздействие, которое может работать с подъемным приложением вектора силы, когда скат превращается в своеобразное крыло – ветер пытается сорвать кровлю вверх. Именно для односкатных крыш это имеет важнейшее значение. При ветре же в кровлю, особенно при небольших углах крутизны скатов, значение ветрового воздействия будет минимальным.
  • Второй аспект выбора – это длина ската: его при прямоугольной постройке можно расположить вдоль нее или поперек. Здесь важно у??есть то, что длина стропил без усиления не может быть беспредельной. Кроме того, чем длиннее пролет стропила между точками опоры, тем толще должен быть в сечении пиломатериал, идущий на изготовление этих деталей. Эта зависимость будет разобрана чуть позднее, уже при проведении расчетов системы.

Тем не менее, практикуют правило, что свободная длина стропильной ноги обычно не должна превышать 4,5 метров. При возрастании этого параметра обязательно предусматриваются дополнительные элементы усиления конструкции. Примеры показаны на иллюстрации ниже:

По мере удлинения стропильных ног усложняется и сама конструкция системы

Так, при расстоянии между противоположными стенами от 4.5 до 6 метров уже потребуется установка подстропильной ноги (подкоса), расположенной под углом в 45°, и упирающейся снизу на жестко закрепленный опорный брус (лежень). При расстояниях до 12 метров придется устанавливать по центру вертикальную стойку, которая должна опираться или на надежное перекрытие, или же даже на капитальную перегородку внутри здания. Стойка также упирается в лежень, а кроме того, в каждую из сторон устанавливается еще и подкос. Это тем более актуально в связи с тем, что стандартная длина пиломатериалов обычно не превышает 6 метров, и стропильную ногу придется делать составной. Так что без дополнительной опоры обойтись в любом случае не получится.

Дальнейшее увеличение длины ската приводит к еще большему усложнению системы – появляется необходимость установки нескольких вертикальных стоек, с шагом не более 6 метров, с опорой на капительные стенки, и со связыванием этих стоек схватками, с установкой тех же подкосов и на каждой стойке, и на обеих внешних стенах.

Таким образом, следует хорошо подумать, куда будет выгоднее сориентировать направление ската кровли еще и из соображений упрощения конструкции стропильной системы.

саморезы по дереву

Какой угол крутизны ската будет оптимальным?

В подавляющем большинстве случаев когда речь идет об односкатной кровле выбирается угол до 30 градусов. Это объясняется рядом причин, и самая главная из них уже упоминалась – сильная уязвимость именно односкатной конструкции к ветровой нагрузке с фасадной стороны. Понятно, что, следуя рекомендациям, направление ската ориентируют в наветренную сторону, но это вовсе не говорит о том, что ветер с другой стороны полностью исключается. Чем круче угол уклона – тем значительнее становится создающаяся подъемная сила, и тем большую нагрузку на срыв будет испытывать кровельная конструкция.

Чем круче скат односкатной крыши, тем больше она будет «ловить ветер», и тем значительнее становятся срывающие нагрузки на кровельную конструкцию

Кроме того, односкатные кровли с большим углом наклона смотрятся несколько несуразно. Конечно, это иногда используется в смелых архитектурно-дизайнерских проектах, но мы-то говорим о более «приземленных» случаях…

Слишком пологий скат, с углом уклона до 10 градусов, тоже не слишком желателен, по той причине, что резко возрастают нагрузки на стропильную систему от снежных наносов. Кроме того, с началом таяния снегов весьма вероятно появление наледи по нижнему краю ската, затрудняющей свободный сход талой воды.

Важным критерием выбора угла крутизны ската является и задуманное кровельное покрытие.  Не секрет, что для различных кровельных материалов имеются определенные «рамки», то есть минимально допустимый угол уклона крыши.

Сам угол уклона ската может выражаться не только в градусах. Многим мастерам удобнее оперировать другими параметрами – пропорциями или процентами (даже  в некоторых технических источниках можно встретить подобную систему измерений).

Пропорциональное исчисление – это отношение длины пролета (d) к высоте подъема ската (h). Может выражаться, например, соотношением 1:3, 1:6 и так далее.

То же соотношение, но уже в абсолютной величине и приведенное к процентам, дает несколько иное выражение. Например, 1:5 – это будет крутизна ската в 20%, 1:3 – 33,3 % и т.п.

Чтобы упро??тить восприятие этих нюансов, ниже размещена таблица с графиком-диаграммой, показывающей соотношение градусов и процентов. Схема полностью масштабирована, то есть по ней можно легко перевести одни величины в другие.

Красными линиями показано условное разделение кровель: до 3° – плоские, от 3 до 30° – крыши с малым уклоном, от 30 до 45° – средняя крутизна, и выше 45 – круто уклонённые скаты.

Синими стрелками и соответствующими им числовыми обозначениями (в кружках) показаны установленные нижние границы применения того или иного кровельного материала.

 

Величина уклонаТип допустимого кровельного покрытия (минимальный уровень уклона)
1от 0 до 2°Совершенно плоская крыша или с углом наклона до 2°.

Не менее 4 слоев рулонного битумного покрытия, нанесенного по «горячей» технологии, с обязательной верхней посыпкой из мелкофракционного гравия, утопленного в расплавленную мастику.

2? 2°

1:40 или 2,5 %

То же, что и в пункте 1, но будет достаточно 3 слоев битумного материала, с обязательной посыпкой
3? 3°

1:20 или 5 %

Не менее трех слоев битумного рулонного материала, но без гравийной засыпки
4? 9°

1:6,6 или 15 %

При использовании рулонных битумных материалов – не менее двух слоев, наклеенных на мастику горячим способом.

Допускается использование некоторых типов профнастила и металлочерепицы

(по рекомендациям производителя).

5? 10°

1:6 или 17%

Асбестоцементные шиферные волнистые листы усиленного профиля.

Еврошифер (однулин).

6? 11?12°

1:5 или 20 %

Мягкая битумная черепица
7? 14°

1:4 или 25 %

Плоский асбестоцементный шифер усиленного профиля.

Профнастил и металлочерепица – практически без ограничений.

8? 16°

1:3,5 или 29 %

Листовая сталь кровельная с фальцевым соединением соседних листов
9? 18?19°

1:3 или 33 %

Шифер асбестоцементный волнистый обычного профиля
10? 26?27°

1:2 или 50 %

Натуральная керамическая или цементная штучная черепица, сланцевые или композитные полимерные плитки
11? 39°

1:1,25 или 80 %

Кровельное покрытие из щепы, дранки, натурального гонта.

Для любителей особой экзотики –камышовая кровля

 

Крыши с одним скатом для малоэтажного строительства

Односкатные крыши чаще всего применяются при возведении малогабаритных построек, таких как террасы, гаражи, веранды и помещения бытового назначения. На жилых домах такую кровлю можно ув??деть очень редко, чаще всего это сооружения в стиле модерн и хай-тек.

Чердачное помещение под крышей односкатного типа имеет небольшую площадь, поэтому обустроить помещение в этом пространстве очень сложно. В этом случае может возникнуть вопрос, а нужно ли делать перекрытие между чердаком и основной постройкой. Если перекрытие не целесообразно, то можно заменить его распорками и подстропильными ногами. Такой вариант очень часто используется строителями на практике.

В целом стропильная система односкатной крыши похож на уложенное под углом перекрытие или половину наслонной системы, то есть является конструктивным элементом строения. Для его сооружения необходимы наслонные стропильные ноги. Другими словами, каркас односкатной крыши сооружается из стропилин, которые имеют прочную опору вверху и внизу.

В качестве опоры для стропил односкатной крыши может использоваться следующее:

  • Две несущие стены. При этом посредником между элементами стропильной системы и стенами может стать двойной мауэрлат, верхний брус или бревно деревянной конструкции, армированный бетонный пояс, который должен быть устроен в процессе возведения стен.
  • Одна несущая стена и противоположные опоры. Такой способ используется при строительстве пристроек и навесов. Опора верхней пятки стропильной ноги приходится на стальной кронштейн, который прикручен к несущей стене, или на гнездо, выбранное в несущей стене. Внизу стропилина опирается на обвязку опорных столбов.
  • Два ряда опор. Опорой для верхней и нижней пятки стропильные ноги является обвязка опорных столбов. В этом случае можно использовать опоры в качестве элементов для крепления обшивки и формирования каркаса.

Односкатные крыши рекомендуется использовать над постройками, длина которых не превышает нескольких метров. Однако при усилении стропильной системы опорами, подкосами и прогонами можно перекрывать и более серьезные пролеты.

В частном строительстве чаще всего встречаются небольшие постройки, поэтому стоит поближе познакомиться с устройством стропильной системы односкатной крыши. Если разобраться в этом вопросе, то можно сделать всю работу своими руками, внося необходимые дополнения и изменения.

Составляя схему стропил односкатной крыши, стоит учитывать направление ветра и располагать скат так, чтобы сильным порывом крышу не сорвало.

Расстояние между стропилами односкатной крыши

Стропила устанавливаются на определенном расстоянии друг от друга, которое зависит от размеров коробки, над которой возводится крыша. Скат, который будет служить опорой стропилинам, нужно разделить на отрезки так, чтобы элементы системы располагались на одинаковом расстоянии друг от друга. При этом следует учитывать размеры используемых материалов и их вид:

  • Если для изготовления стропилин использовался брус или пластины, то расстояние между ними должно составлять 1,5-2 метра.
  • При использовании сдвоенных досок стропила располагают с шагом 1-1,75 метра.
  • Если стропила изготовлены из одинарной доски, то расстояние уменьшается до 0,6-1,2 метра.

Если предполагается строить утепленную крышу, то на расстояние между стропильными ногами может повлиять размер утеплителя. Теплоизоляционный материал должен очень плотно сидеть между элементами стропильной системы. В этом случае исключается образование мостиков холода, что приводит к сокращению теплопотерь.

Определяя шаг между стропилами, следует обратить внимание на еще один момент: увеличение установленного шага ведет к дополнительным затратам на обрешетку. В этом случае допускается использовать сплошной вариант или с небольшим шагом. Поэтому еще на этапе проектирования следует определить, что выгоднее: частая обрешетка или большее количество стропильных ног. Читайте также: “Как поставить стропила правильно – устройство узлов и конструкций”.

Как и на всех крышах скатного типа, крепление стропил односкатной крыши выполняется посредством анкерных болтов, заложенных в стену при их возведении, или костылей, которые вбивают в деревянную стену. Кроме того каждая вторая стропилина фиксируется скруткой из отожженной проволоки. Крепление стропилины к стене выполняется в точке, расположенной ниже мауэрлата на 0,2-0,3 метра. Проволоку крепят в зависимости от материала, используемого для возведения стен. В кирпичные стены скрутка закладывается в процессе кладки, к деревянным стенам проволоку крепят с помощью скоб.

Чтобы лучше понять устройство стропил односкатной крыши, стоит подробнее рассмотреть варианты монтажа таких конструкций.

Примерные параметры элементов односкатной крыши

Изготовить наслонные стропилины можно из пиломатериала 2 сорта. Чаще всего это круглые отесанные бревна, пластины, представляющие собой отесанное в двух сторон бревно, брус или доски, сшитые парой.

Сечение стропилин определяется по нагрузке на крышу от ветра, снега и кровли. Для определения параметров элементов односкатной крыши можно воспользоваться компьютерной программой.

Но в большинстве случаев эти значения постоянны:

  • Стропильный каркас, перекрывающий пролет более 4,5 метров, должен возводиться из бревна и пластин диаметром 18-20 см и бруса сечение 10*15 см или 15*15 см.
  • Для пролетов меньшего размера можно строить каркас из бревен и пластин диаметром 12-18 см и брус сечением 10*10 см.

И в том, и в другом случае допускается замена бруса на сдвоенные доски, итоговый размер которых аналогичен