Стропильная система односкатной крыши: используем калькулятор для расчета стропильной системы

Особенности проектирования односкатной кровли ↑

Устройство односкатной кровли особенно уместно в случае, когда скат покрова снега или слив воды выходит на проезжую часть или на территорию соседнего участка.

Стропильная система

В соответствии с техническим заданием стропильные ноги кровельного каркаса монтируются с фиксированным наклоном, величина которого определяется разностью стенных конструкций по высоте.

В случае, когда возводится капитальное строение – стропила односкатной крыши должны опираться на мауэрлат, обустраиваемый по периметру постройки (непосредственно по стенам). Этот элемент выполняет функцию опорного основания, передающего нагрузку от стропил через стены на фундамент строения.

На верхнем ряду стенной кладки из кирпича или бетонных блоков предусматривается специальный армирующий пояс-стяжка с анкерными креплениями, обеспечивающими надёжную фиксацию мауэрлата. На стенах, выложенных из бруса в качестве опорной обвязки, как правило, используется последний венец.

При сооружении легких конструкций (односкатных крыш пристроек, сараев или веранд, в частности) стропила опираются на элементы каркаса, образующие стенные пролёты и перегородки.

Для строений больших габаритов с целью разгрузки стен основная часть нагрузки от кровельной конструкции может переноситься на железобетонные плиты этажного перекрытия (фото слева).

При обустройстве стропильной системы односкатной крыши используются специальные опорные стойки, устанавливаемые с шагом порядка одного метра. Сверху на них укладываются продольные брусья (прогоны), в теле которых и крепятся стропильные и подстропильные ноги.

При подготовке армированного пояса в него с шагом примерно 80-100 см вмуровываются металлические шпильки, предназначенные для фиксации мауэрлата. В строениях из бруса такое усиление, как правило, не предусматривается, а вместо шпилек (анкеров) применяются особые шестигранные штифты, обеспечивающие крепление опорного основания на верхнем венце.

Плюсы и минусы кровли

Преимущества односкатной кровли проявляются в:

• простой конструкции, позволяющей провести работы по проектированию и монтажу своими силами и сократить расходы на материалы — практика показывает, что в сравнении с другими разновидности односкатная крыша обходится владельцам в 2-2,5 раза дешевле;
• низкой весовой нагрузке на стены и фундамент;
• устойчивости к ветрам при правильном расположении ската (навстречу превалирующим потокам) — в регионах с сильными однонаправленными ветрами это исполнение считается оптимальным и используется чаще остальных;
• возможности компенсирования снеговых нагрузок изменением угла ската;
• простом монтаже трубопроводов и водосточных желобов, отсутствии конька и аэраторов.

Минусов меньше, но они есть

• в регионах с обильными снегопадами односкатные кровли с уклоном менее 45° приходится очищать от снега, при этом снеговая нагрузка увеличивается при большой площади ската;
• при выборе этого варианта возникают сложности с обустройством подкровельного пространства — заложение полноценного мансардного этажа возможно лишь в домах с достаточно широкими стенами и большим уклоном кровли, при отсутствии чердачного перекрытия (рекомендуемое и сокращающее бюджет решение) ужесточаются требования к изоляции кровли и усложняется отделка потолков;
• на жилых домах такая кровля не всегда уместно выглядит.

Последние недостатки устраняются при грамотном планировании.

Результаты расчетов

Крыша:

Угол наклона крыши: градусов.
Угол наклона подходит для данного материала.
Угол наклона для данного материала желательно увеличить!
Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: м2.
Примерный вес кровельного материала: кг.
Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: кг/м2.
Длина стропил: см.
Количество стропил: шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки: рядов.
Равномерное расстояние между досками обрешетки: см.
Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: шт.
Объем досок обрешетки: м3.
Примерный вес досок обрешетки: кг.

Виды нагрузок и нюансы проведения расчетов

Для точного расчета параметров фермы односкатной крыши нужно учесть воздействие на нее разных типов нагрузок:

1. Постоянная. Сюда относят вес самой кровельной конструкции, дымоход, телевизионные антенны.
2. Временная. Воздействие снега, ветра и другого внешнего воздействия.
3. Особая. Учитывается в исключительных случаях. К примеру, когда постройка находится на сейсмическом участке, вблизи вулкана.

Определение ветровой нагрузки предусматривает учет таких факторов:

• высота постройки;
• преобладающее направление ветра в определенном регионе;
• плотно застроенная местность или открытая местность.

Для вычисления снеговой нагрузки потребуется знать вес снега на 1 кв. метр кровли

При возведении односкатной крыши для частного дома чаще всего выбирается треугольная стропильная ферма, где стропила идут под наклоном.

Для расчета высоты треугольной фермы используют такую формулу:

Ферма-треугольник возводится под углом от 35 до 50 градусов. Оптимальный показатель – 45 градусов. Высоту прямоугольной фермы получают, умножив 1/6*L. 

Для расчетов больших металлических ферм с длиной пролета от 30 м важен еще такой параметр как строительный подъем.  

Особенности определения параметров деревянных конструкций:

• При пролете до 4,5 м используются цельные стропила с рекомендуемым сечением 50х150 мм при шаге 0,6 м, 75х175 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете до 6 м. При большом уклоне нужно стыковать стропила по длине и использовать подкосы. Рекомендуемое сечение 50х200 мм при шаге 0,6 м, 100х200 мм при шаге 1,1 м.
• При пролете больше 6 м. Здесь все стропила будут составными, понадобятся промежуточные стойки для перераспределения на себя части нагрузки и уменьшения провисание балки. Сечение будет как и для длины пролета до 6 м.

Для определения размеров металлоконструкции следуют следующим данным:

• при ширине до 4,5 м — размер изделий 40*20*2 мм;
• при ширине 4,5 — 5,5 м – размер изделий 40*40*2 мм;
• при ширине более 5,5 м — размер изделий 40*40*3 мм либо 60*30*2 мм.

Для упрощения проведения расчетов лучше воспользоваться строительным онлайн калькулятором, который уже содержит табличные данные по каждому региону.

Остается только ввести исходную длину, ширину постройки, диаметр, толщину используемых труб для фермы и другие параметры. 

Пример для кровли с длиной пролета 6 м

В качестве примера разберем особенности расчета металлической фермы для навеса 4*6 м. 

1. Материал – металлопрофиль квадратного сечения 3*3 см с толщиной стенок 1,2 мм. 
2. В схеме устройства длина нижнего прогона будет 3,1 м, верхнего – 3,9 м. 
3. Со стороны узкой перпендикулярной части каркаса выставляются вертикальные опоры высотой 0,6 м. 

Для усиления каркаса необходимо приварить треугольником перемычки косого типа. Допустимо использовать более тонкий профиль. Для 6 м пролета потребуется 5 перемычек. Размещают их с одинаковым шагом. Перемычки можно укрепить распорками, выставив их под прямым углом. Для распорок хватит профиля 20*20 мм, шаг между распорками 0,5 м.

Инструкция по выполнению работ

Перед тем как сделать односкатную крышу, необходимо правильно подобрать пиломатериалы для стропильной системы и обрешетки. На этот счет дадим такие рекомендации:

• для пролета шириной до 4,5 м подойдут стропила из бруса 15 х 5 см, до 6 м – из досок 200 х 50 мм, сращиваемых попарно или в длину;
• на стеновую обвязку (мауэрлат) и лежни пойдет брус 150 х 50 мм;
• сечение стоек, подкосов и прогонов – 10 х 5 см;
• обрешетка делается из досок толщиной 20—25 мм и шириной 10—15 см.

Для гидроизоляции вам понадобится рубероид и супердиффузионная мембрана, а для настилания финишного покрытия – металлочерепица, профнастил или другой кровельный материал. Если речь идет о жилом доме, не забудьте об утеплении: заготовьте минвату нужной толщины (или другой утеплитель) и пароизоляционную пленку.

Укладка мауэрлата

Обвязочный брус следует класть на 2 противоположные стены, куда опираются стропильные ноги. Если предусматривается опирание наслонной системы на внутренние перегородки, то на них тоже укладывается доска под названием лежень. Исключение – бревенчатые и каркасные дома, чьи стены готовы для монтажа стропил.

Технология укладки мауэрлата на стены из разных материалов выглядит так:

1. В кирпичную кладку заранее вмуровываются шпильки, на которые крепится обвязочный брус. Перед монтажом каменная стена накрывается 2 слоями рубероида. Если шпильки не были поставлены, то мауэрлат закрепляется анкерными болтами или притягивается стальными полосами.
2. Пористые стены, построенные из газобетона, перед монтажом мауэрлата полагается связать армированным железобетонным поясом, как сделано на схеме. Шпильки для крепления закладываются в монолит при заливке.
3. В деревянных пристройках (верандах, террасах), возводимых своими руками, для опирания стропил нужно к верхней обвязочной балке стены прикрепить вторую доску такой же ширины. Чтобы установить верхний конец стропильной ноги, надо к стене существующего здания привинтить горизонтальный брус 15 х 5 см. Подробнее эта операция продемонстрирована ниже на видео.

Монтаж стропил пошагово

Перед тем как построить каркас, нужно определить реальную длину стропил с учетом выпусков за стены, формирующих карнизные свесы. Впрочем, козырьки можно нарастить и после монтажа, прибив к стропильным ногам отрезанные по размеру доски – так называемые кобылки. Минимальная длина свеса крыши – 300 мм.

Дальше действуйте в таком порядке:

1. Чтобы нарастить внутреннюю перегородку до высоты наклонной плоскости крыши, соберите каркас из вертикальных опор, связанных снизу лежнем, а сверху – прогоном. Месторасположение каждой стойки должно совпадать с шагом стропил, которые будут на них опираться. Для устойчивости закрепите раму подкосами.
2. Примерьте стропило по месту и подрежьте его снизу в трех опорных точках, дабы увеличить площадь прилегания к мауэрлату и лежням, как изображено на фото.
3. Установите стропильную ногу и прикрепите ее с помощью саморезов на стальных уголках, Операцию повторите в 3 точках, затем переходите к следующей балке.
4. Подрежьте ноги карнизных свесов, а после зашейте их снизу и по бокам вагонкой. Это удобнее делать, пока не уложено кровельное покрытие.

Если боковые фронтоны не выложены под скат будущей кровли, то их стоит облицевать сразу после сборки стропильной системы. Иначе потом придется выполнять эту работу с лестниц либо строить леса. Монтаж стропильной системы односкатной крыши большого здания смотрите в очередном видео:

Обрешетка и финишное покрытие

Перед укладкой досок на кровельный скат стропильная система накрывается полотнами супердиффузионной мембраны, обеспечивающей защиту от ветра и попадания влаги в чердачное пространство. Полотна нужно стелить горизонтально, начиная с нижней части, и крепить к верхней плоскости стропил брусками контробрешетки сечением 5 х 5 см. Мембрана должна немного провисать между стропильными ногами для стока воды, а соседние полотна проклеиваться между собой (величина нахлеста – 15 см).

Доски обрешетки прибиваются к стропилам с шагом, зависящим от типа кровельного покрытия:

• под металлочерепицу – 35 см;
• для профнастила и шифера – 50—60 см;
• под дранкой, битумной и керамической черепицей обрешетка выполняется сплошной.

Последний шаг – устройство покрытия и утепление (при необходимости). Теплоизоляцию односкатной крыши лучше делать по потолку, оставляя неэксплуатируемый чердак холодным. Как правильно утеплять потолки, рассказывается в нашем руководстве.

Варианты односкатных стропильных каркасов

Чтобы информация лучше усваивалась, разберем несколько распространенных примеров устройства стропильных систем для односкатных крыш. Рассмотрим простые объекты строительства, с сооружением которых сможет справиться мастеровитый хозяин.

Конструкция #1 — односкатный стропильный каркас гаража

Процесс сооружения стропильной системы поэтапно:

Элементарная стропильная конструкция для гаража готова. Осталось по установленным стропилам набить обрешетку под покрытие односкатной крыши. Она может быть сплошной или разреженной. Шаг установки разреженных решетин зависит от типа кровельного материала.

Конструкция #2 — односкатная крыша над пристройкой

Сечение доски для изготовления стропильных ног 50×200мм. Установлены они будут через 70см. Подкосы сделаем из доски 50×150мм, а для сооружения обрешетки запасемся доской 25×100мм.

Алгоритм сооружения односкатного стропильного каркаса:

Приведенная в пример технология действительна не только для устройства односкатных крыш над капитальными пристройками. Подобным образом обустраивают крытые веранды с террасами, хозяйственные блоки.

Гораздо веселей продвигается работа, если стены основного здания сложены брусом, бревном или выполнены по канадской каркасной методе. Под верхние пятки стропилин банально устанавливают кронштейны: мороки меньше и процесс продвигается существенно быстрее.

Конструкция #3 — односкатная конструкция для сарая

Поперечина высокой стенки укладывается под углом, что позволяет не делать врубки для опирания верхних пяток стропилин. Чтобы сформировался угол, стойки высокой стенки запиливаются сверху под запроектированным углом.

Основные значения

Чтобы приступить к расчёту элементов стропильной системы, нужно собрать исходные данные. Для этого потребуется определить следующие значения:

• материал несущих стен;
• равенство или разница высот фасадной и задней стены;
• размер периметра здания и определение длины пролёта перекрытия;
• угол наклона кровли и его направление;
• материал элементов стропильной системы.

Материал несущих стен

применяют кладочный материал, такой, как

• кирпич,
• шлакоблок,
• природный и искусственный камень,
• гипсоблоки.

Для деревянных домов и строений используют профилированный брус и брёвна. Чаще всего кладку несущих стен делают из красного или силикатного кирпича для домов, флигелей, дач и подсобных сооружений.

Равенство или разница высот фасадной и задней стены

Эти внешние ограждения здания могут быть равны или отличаться — например, фасад с более высокой стеной. Такое строение объясняется тем, что фронтон односкатной крыши может быть и отдельной конструкцией, и продолжением кладки фасада.

Например, фронтон, состоящий из стоек, обшитых досками, значительно удешевит строительство объекта, чем его замена продолжением стены.

Величина периметра здания и определение длины пролёта перекрытия

Величина периметра несущих стен влияет на расчёт длины всех стропильных элементов. Длина пролёта – это обычно расстояние между фасадной и задней стенками строящегося объекта.

Угол наклона кровли и его направление

Наклон кровли должен обеспечивать схождение снега с крыши под собственным весом при его таянии. Здание ориентируют так, чтобы скат кровли был расположен напротив основных ветровых потоков данной местности. Угол между стропилом и балкой перекрытия определяют по таблице СНиПа 2.01.07-85 с привязкой по карте места стройки.

Минимальный угол при покрытии стропильного каркаса популярными материалами должен быть равен:

• профнастил – от 100 до 200;
• ондулин, черепица, асбестовый шифер – 200;
• металлочерепица и фальцевая кровля – 250.

Деревянные элементы стропильной системы

В зависимости от требований расчёта выбирают вид профиля стропил. Это 4 вида деревянных изделий:

1. Цельный брус. Это продукт распиловки ствола дерева. Из него изготавливают стропила и подстропильные балки, стойки, ригели и раскосы.

   Цельный брус способен выдерживать значительные снеговые и ветровые нагрузки.

2. Доски. Универсальный материал, из которого в принципе можно изготовить все элементы стропильной системы. Это стропила, стойки, балки перекрытия, а также обрешётка под кровлю и подшивка перекрытия снизу. Как стропила, доски применяют при небольших пролётах до 3-х метров включительно.
3. Клееный брус. Применяют в виде стропил для односкатных крыш с пролетом от 6 метров и более. Отличается высокой несущей способностью и дорогой ценой. Недостатком материала является боязнь высокого уровня влажности.
4. Брёвна. Ими перекрывают крышу срубов или домов из профилированного бруса. В качестве стропил используют очищенные от коры стволы деревьев ø 200 мм. Перед монтажом брёвна обрабатывают антисептиками и антипиренами.

Односкатная крыша

Односкатная конструкция

При строительстве бани, многие решают сооружать односкатную крышу. В отличие от других типов, односкатную сделать значительно проще. Так, для ее обустройства нет необходимости возводить сложную стропильную систему. А если баня пристраивается к другому строению, то такая кровля будет продолжением существующей

Но несмотря на кажущеюся простоту при ее изготовлении важно учитывать ряд нюансов, например уклон

Угол уклона крыши определяется исходя из нескольких факторов, например, насколько большая снеговая и ветровая нагрузка в вашем районе. Также на определение угла влияет и выбранный кровельный материал. Если в вашем регионе количество снега большое, то угол наклона следует сделать более крутым от 15°. Это позволит снегу быстро сходить с поверхности, а также упростит его очистку. Если же в вашем регионе преобладают сильные ветра, то крышу, наоборот, необходимо сделать более пологой.

Ниже приводится диаграмма, на которой указывается допустимый угол наклона кровли при том или ином кровельном материале:

График уклона кровли

Конструкция крыши

Сама по себе конструкция очень простая. Угол ее наклона создается за счет перепада высоты двух противоположных стен. При этом также можно обустроить и чердачное помещение (по желанию). Если чердака не будет, то крыша одновременно может являться и потолком бани. Изнутри ее необходимо будет утеплить и подшить. Если же будет обустраиваться чердак, то необходимо дополнительно сделать перекрытие между чердаком и помещением.

Кровля имеет опору на стропила, которые укладываются на стены бани. Стропила монтируются с шагом от 0,6 м до 1,2 м. Сверху стропил изготавливается обрешетка, слой гидроизоляции и кровельный материал.

В качестве кровельного покрытия можно использовать профнастил, металлочерепицу, битумную черепицу, ондулин. Крайне редко выбирают шифер, так как этот материал значительно утяжеляет вес готовой односкатной крыши.

Для изготовления подобной кровли, необходимо иметь следующий набор материалов и инструментов:

• доска 40×60 мм для изготовления стропил и балок перекрытия;
• влагостойкая фанера или доска для изготовления обрешетки;
• гидроизоляционный материал;
• кровельное покрытие;
• доска для подшивки потолка;
• пленка для пароизоляции с металлизированным покрытием;
• утеплитель – базальтовая, стеклянная или минеральная вата;
• электролобзик;
• степлер;
• молоток;
• рулетка;
• нож;
• шуруповерт;
• антисептик для покрытия дерева.

Пошаговая инструкция

Формирование односкатной крыши начинается при возведении стен, т.е. одну выполняете более высокой. Если баня прямоугольная, то обычно это одна из длинных стен. Дальше процесс строительства выглядит следующим образом (на примере постройки из бруса):

• Если планируется выполнить чердак, то на уровне низкой стены необходимо сделать пазы по всему периметру для балок потолочного перекрытия. Расстояние может соответствовать расстоянию между стропилами. Паз тщательно обрабатывается антисептиком для дерева.
• Далее согласно размеру, выпиливаете балки перекрытия из толстой обрезной доски.
• Концы балок будут укладываться в изготовленные пазы. Для этого их необходимо пропитать полимерной гидроизоляционной мастикой и обернуть в рубероид.
• Крепление выполняется при помощи металлических скоб или шпилек к стене.
• На верхний брус укладываются стропила (мауэрлат). Чтобы их стянуть можно использовать металлические пластины или шпильки. Если длина ската между балками перекрытия и стропилами превышает 4 м, то дополнительно установите подкосы или опоры.

Установка стропил

• Фронтон крыши можно зашить досками.
• Если обустраивается чердак, то обязательно во фронтоне делается вентиляционное окно. В противном случае под кровлей будет накапливаться пар, что приведет к появлению конденсата.
• Поперек стропил сверху укладываете гидропароизоляционную пленку. Она должна немного провисать. Сверху нее к стропилам закрепляете бруски, а после, фанеру, для сплошной обрешетки или доски с шагом 0,5 м. Сплошная обрешетка необходима для укладки мягкой кровли, а разреженная – под ондулин, металлочерепицу и т.п.
• После этого выполняется монтаж выбранного вами кровельного материала. Если это будет металлочерепица или профнастил, то их следует укладывать внахлест на одну волну. Для крепления используются специальные саморезы с уплотнительной резинкой.
• После монтажа кровельного материала необходимо закрепить ветровую, карнизную планку и конек.

Завершающим этапом будет утепление. О тонкостях выполнения этой работы, будет говориться в этой статье.

Как построить односкатную крышу

Добиться необходимого уклона односкатной крыши помогают перепады высоты параллельных стен дома. Одну из них делают выше, поэтому потребуется потратиться на дополнительный материал. Зато в результате стропильная конструкция получится простой и надежной, в особенности, если здание не очень широкое

Определяясь, какие стропила нужны для односкатной крыши, в учет важно взять прочность стен. Если они обладают достаточной несущей способностью, в качестве упора для стропил односкатной крыши используется закрепленный к стене мауэрлат. Для достижения большей равномерности нагрузки для армирования верхнего ряда стеновой укладки используется продольная арматура (речь идет о кирпичных или бетонных блоковых стенах)

Если же стены были сооружены из легкого бетона, известняка или ракушечника, над верхним рядом обустраивают армопояс. Деревянные и каркасные дома имеют последний венец или верхнюю обвязку, которые заменяют мауэрлат

Для достижения большей равномерности нагрузки для армирования верхнего ряда стеновой укладки используется продольная арматура (речь идет о кирпичных или бетонных блоковых стенах). Если же стены были сооружены из легкого бетона, известняка или ракушечника, над верхним рядом обустраивают армопояс. Деревянные и каркасные дома имеют последний венец или верхнюю обвязку, которые заменяют мауэрлат.

Если стены сооружены из непрочного материала, значительная часть нагрузки нужно перенести на перекрытие. Для этого монтируются стойки шагом в 1 м, поверх которых размещают прогоны. Их делают из длинных брусков, проходящих вдоль постройки. Они позволяют решить вопрос, как установить стропила на односкатную крышу поверх стен слабой прочности. Заливая армопояс или обустраивая последний ряд, обычно для крепления мауэрлата на стены применяют шпильки. Шаг их установки – 80-100 мм. Деревянные дома без армопояса лишены возможности применения шпилек.

Выходят из подобной ситуации благодаря штифтам, имеющим головки в виде шестигранника. Под каждый такой штифт потребуется просверлить отдельное отверстие в мауэрлате. Оно должно уступать диаметру штифта пару миллиметров, чтобы добиться жесткой фиксации при забивании металлического стержня. Для затягивания крепления стропил односкатной крыши к стене потребуется подходящий по размеру шестигранный ключ.