Монтаж стропильной системы под металлочерепицу для двускатной крыши и расчет шага стропил

2Кровельная конструкция – один из главных ограждающих элементов здания, к качественным характеристикам которого предъявляются достаточно жёсткие требования.

Одним из наиболее распространенных материалов для обшивки крыши является металлическая черепица, которая изготавливается из тонких стальных, алюминиевых или медных листов.

Сверху элементы оснащаются полимерным покрытием, которое защищает металл от агрессивных внешних воздействий.

Внешне металлочерепица похожа на керамическую, однако она более прочная. Этот материал применяется для покрытия скатных кровель, уклон которых должен быть не меньше 14 градусов.

Что такое стропильная система?

Это сборная каркасная конструкция крыши, состоящая из множества деревянных или металлических деталей. Она опирается на несущие стены, являющиеся надежным основанием для всех вышележащих элементов. Стропильная система служит своеобразным скелетом, на основании которого производится утепление, паро— и гидроизоляция крыши, а также укладка кровельного финишного кровельного слоя.

8

Стропильная система

Составные элементы стропильной крыши, и их основные характеристики:

  • Мауэрлат. Брус из хвойной породы, который является связующим элементом между стропилами и нижележащими конструкциями. Имеет квадратное поперечное сечение со стороной 100 или 150 мм. Мауэрлат укладывается вдоль несущей стены по всей ее длине. При помощи мауэрлата нагрузки от кровли равномерно распределяются по всему зданию.
  • Лежень. Брус, имеющий квадратное сечение аналогичное мауэрлату. Он укладывается поперечно несущим стенам, так как служит для перераспределения нагружения от кровельных стоек.
  • Стропильная нога. Из этих элементов создается основная треугольная конструкция кровли, испытывающая всю тяжесть внешних атмосферных воздействий (дождь, ветер, снег, град и т.д.).
  • Стойка. Вертикальные связующие элементы, распределяющие сжимающие нагрузки от конькового узла по всей площади несущих стен. Выполняются из квадратных брусьев, длина ребра которых определяется расчетом.
  • Затяжка. Является завершающим горизонтальным элементом треугольника из стропильных ног, не позволяющий им расползтись под давлением внешних нагрузок и собственного веса крыши. Используется в системах с висячими стропилами.
  • Подкосы. Воспринимают и перераспределяют изгибающие нагрузки от конькового узла.
  • Обрешетка. Состоит из досок, брусков или фанерных листов (в случае последующей укладки битумной черепицы), которые располагаются относительно стропильных ног под прямым углом, являясь при этом дополнительным жетсткостным элементом.
  • Конек. Место стыка двух скатов крыши.
  • Свес. Кровельный элемент, выступающий за несущие стеновые конструкции на расстояние около 0,4 м. Его назначение – ограничить проникновение влаги к стенам.
  • Кобылки. Эти элементы присоединяются к концам стропил в случае, если они имеют недостаточную длину для организации свеса.

Конструктивные элементы для металлочерепицы

Пример зависимости шага обрешетки от марки профнастила.

Поскольку в последнее время именно этот кровельный материал стал одним из популярных, то следует привести некоторые правила и советы при работе с ним. Визуально этот материал похож на обычную керамическую черепицу, однако в отличие от нее он обладает рядом достоинств. Так монтаж подобного материала более простой и занимает меньше времени, чем монтаж обычной керамической черепицы. Другой его плюс — гораздо меньшая масса (разница примерно в 12 раз!).

Меньшая масса позволяет существенно упростить конструкцию стропильной системы, а также сэкономить на брусе — потребуются брусья гораздо меньшего сечения. Также по сравнению с керамикой, металлическая черепица позволяет увеличить интервал между ногами, уменьшить сечения бруса для ног и сечения используемых материалов для обрешетки.

Если такой тип покрытия монтируется на деревянный дом, то необходимо обязательно уложить мауэрлат, который должен быть прочным. При этом следует произвести тщательный и подробный расчет при выборе мауэрлата и стропильной системы. Это связано с тем, что после строительства невозможно усилить конструкцию (при необходимости).

После определения шага стропил, следует определить сечение бруса для них. Так, стропильная система под металлочерепицу определяется по таблице в зависимости от длины стропил и расстояния между ними. По этим показателям и подбирают сечение бруса. Для выбранных параметров это значение будет составлять 90х100 мм. Приведем другой пример: длина ската 25 метров, выбранный шаг стропильной системы — 0,8 метра. Предварительное количество ног в этом случае будет равно: 25/0,8 = 31,25.

Округляем полученное значение в большую сторону: 31,25 = 32. К полученному значению прибавляем 1: 32+1 = 33. Вычисляем точное расстояние между ногами: 25/33 = 0,757 = 0,76 метра. Полученный результат в 0,76 метра и является шагом для ног стропильной системы под металлическую черепицу.

Так, оптимальным для ног стропильной системы под металлочерепицу считается брус 50х150, при шаге от 0,65 до 1 метра. Далее, исходя из опыта работ с таким покрытием, оптимальная толщина утепляющего материала равна 0,15 метрам, что полностью обеспечит изоляцию кровли. Если есть желание повысить изоляционные свойства, то толщину увеличивают до 0,2 метров, чего более чем достаточно. При этом, на столько же следует увеличить и сечение бруса для ног — до 70х150. В самих стропилах следует предусмотреть (просверлить) отверстия под вентиляцию (диаметром около 8-10 мм).

Но самым важным отличием стропильной системы под металлочерепицу является установка опор. Если для обычного материала опора крепится не сбоку конькового бруса, а над ним. При этом на стыке бруса и коньковой балки образуется свободное пространство, где свободно циркулирует воздух. Это предотвращает появление конденсата и скапливания влаги. Это очень необходимо для металлического покрытия, поскольку предотвращает коррозию и порчу металла.

Металлочерепица – кровля с «железным» характером

Металлическая черепица относится к классу продуктов прокатного производства. По сути, это старая знакомая листовая сталь, профилированная в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Образованные в результате профилирования продольные и поперечные волны придают листам схожесть с керамическим кровельным прототипом. Наружную сторону оснащают цветной полимерной пленкой, выполняющей защитную и декоративную функции.

Преимущества металлочерепицы для решения задач малоэтажного строительства

Недостатки материала и способы их устранения

Возможность имитировать кровельную керамику не избавила материал от стандартных недостатков металла. Тонкие листы стремительно нагреваются под солнечными лучами и быстро прощаются с теплом при малейшем понижении окружающей температуры. Изоляции никакой: тепловые и звуковые волны запросто проникают через стальную кровлю внутрь и беспрепятственно выходят наружу. Перечень минусов веско дополняет способность собирать конденсат из-за разницы в теплотехнических качествах самого покрытия и контактирующих с ним элементов стропильного каркаса.

Низкие изоляционные показатели и конденсат – два «бича» металлической кровли. Избавиться от них можно, вооружившись сведениями о грамотном построении каркаса с правильно уложенным кровельным пирогом. Если устройство стропильной системы под металлочерепицу проведено в соответствии со всеми технологическими предписаниями, осложнения с укладкой материала и эксплуатацией сооружения не возникнут.

Как структура металлочерепицы влияет на выбор способа устройства кровли

Для того чтобы традиционное поведение стальной кровли не беспокоило владельцев и не стало причиной преждевременного износа, необходимо правильно распределить слои кровельного пирога. Ответственность за распределение несет стропильная система, в списке обязанностей которой:

  • Удержание составляющих кровельного пирога, укладывают которые сверху, снизу и между стропильными ногами.
  • Формирование воздушных каналов, устраняющих конденсат, а зачастую и возможность его появления.
  • Подготовка ряда выставленных в одной плоскости опор для устройства будущих скатов путем укладки профилированных листов.

Если образно сравнить кровельную систему с живым организмом, то скажем так: жить и нормально функционировать «пациент» будет только со здоровым опорным аппаратом. В нашем случае со стропильным каркасом. Методика борьбы с недостатками стального покрытия как раз и заключается в выборе и точном соблюдении безукоризненно подходящей схемы монтажа стропильной системы под последующую укладку металлочерепицы.

Как работает стропильная система двухскатной крыши под металлочерепицу

Типы стропильных систем под металлическую кровлю

Крыши с металлочерепичным покрытием водружаются над объектами постоянного и временного проживания. Интересно смотрятся покрытые металлической «чешуей» беседки, веранды, бани. В зависимости от назначения сооружения и условий его эксплуатации крыши с металлочерепицей устраивают с утеплителем или без него. Наличие теплоизоляции тесно связано со структурой стропильного каркаса:

  • Для утепленных крыш сооружается система, включающая три изоляционных слоя и один или два вентиляционных контура.
  • Для холодных крыш устраивают систему с одним изоляционным слоем и одним вентиляционным контуром.

Утепленные кровельные конструкции возводят, если планируют круглый год активно пользоваться чердаком. Стропильные каркасы теплых крыш рассчитывают так, чтобы плиты утеплителя располагались в пространстве между стропилинами. Аналоги без утеплителя водружают на небольшие дачки и строения, предназначенные для временного пребывания.

Кровля без теплоизоляции сооружается также в случае утепления чердачного перекрытия. Например, над баней или жилым домом с невысоким, явно не предназначенным для эксплуатации чердачным пространством разумнее уложить утеплитель между потолочными балками либо над ними.

Варианты устройства и область применения стропильных систем холодных крыш

В строительстве стропильных каркасов под укладку профилированных листов применяют металлопрокат и пиломатериалы. Металлические изделия ближе по свойствам к покрытию, но под задачи частного строительства больше подходит древесина. С ней проще работать самостоятельному хозяину, принявшему решение своими руками построить и покрыть крышу.

Из пиломатериала несложно самому изготовить все элементы каркаса, собрать и соединить их в стропильную систему. Дерево теплее и привлекательней по экологическим аспектам.

Преимущества двухскатной конструкции

Самым простым вариантом строительства стропильной системы для укладки металлочерепицы по праву признана конструкция с двумя скатами. Ее прямоугольные плоскости идеальны для укладки аналогичных по форме листов. Гораздо больше усилий с усердием потребует вальмовая или ломаная мансардная крыша. Многих хозяев удручает повышенный расход крупнолистового материала на кровельные сооружения с полноценными и укороченными вальмами, не радует сложность раскроя.

Производители утверждают, что оптимальной для укладки металлочерепицы будет конструкция с углом наклона скатов от 12 до 15º. Сооружения меньшей крутизны необходимо оснащать усиленным гидроизоляционным ковром. На крышах по-круче увеличивается количество крепежа и уменьшается шаг его установки. В обеих ситуациях бюджет на обустройство будет увеличен за счет приобретения дополнительных изоляционных материалов и метизных изделий.

Основные конструктивные виды двухскатных стропильных систем

В зависимости от размеров металлочерепицы и габаритов обустраиваемой конструкции листы укладываются в один, два или более ряда. В приоритете укладка в один ряд, потому что поперечные швы снижают параметры изоляции и потенциально опасны на предмет протечек. Наилучшей длиной листа для обустройства крыш частных домов производители считают 4-4,5 м. Среди предложений большинства поставщиков металлочерепицы есть весьма популярная услуга по нарезке листов в размер, что невероятно удобно для укладки на скаты с индивидуальными размерами. Длина листа равняется сумме длины ската и длины свеса, составляющей 0,4-0,6 м в зависимости от архитектурного решения.

Монтируется металлическая черепица на обрешетку, которая крепится в свою очередь к стропильной системе. Линии всех конструктивных деталей двухскатной крыши строго вертикальные и горизонтальные, что ощутимо облегчает процесс укладки профилированных листов, имеющих аналогичные края. Если стропильная системы построена без изъянов, то с установкой обрешетки и кровли проблем не возникнет.

Устройство нижних узлов стропильной системы под монтаж металлочерепицы

Разновидности скатных крыш

В зависимости от количества наклонных плоскостей, кровельные конструкции можно разделить на:

  • Односкатные. Имеют только одну наклонную поверхность. Используются для сооружения бесчердачной кровли малых зданий, а также для укрывания крылец, пристроек и1 хозпостроек.
  • Двухскатные. Состоят из 2-х наклонных поверхностей, соединенных между собой в коньковом узле. Торцевые треугольные поверхности, образованные в результате стыка двух скатов, называются фронтонами.
  • Шатровые. Такие конструкции имеет 4 скатные поверхности, имеющие треугольную форму (вальмы). Устройство такой кровли предполагает срезание фронтонов наклонной плоскостью по всей высоте.
  • Полувальмовые. Имеет также 4 ската. Однако, в отличие от шатровой конструкции, фронтоны срезаются наклонной плоскостью только частично.
  • Четырехщипцовые. Имеют 8 наклонных поверхностей.
  • Крыши с мансардой. В этом случае пространство между стропильной системой и коробкой здания является дополнительным жилым помещением.
  • Купольные. Устраиваются для зданий, имеющих круглую форму в поперечнике. Иногда встречается такая разновидность, как конусная крыша.
  • В форме пирамиды. Устраиваются для квадратных зданий. Отличаются значительной высотой.

В частном домостроении чаще всего применяется вариант двухскатной кровли, так как он имеет ряд преимуществ. К ним можно отнести:

  • Практичность. Двухскатная кровля обладает значительным углом наклона, благодаря которому дождевая вода не скапливается на ее поверхности, а снеговая и ветровая нагрузка распределяются наиболее оптимально.
  • Простота устройства и эксплуатации. Сборка и стыковка двух скатных элементов производится значительно проще, чем у сложных кровельных конструкций. К тому же, ремонт такой крыши будет также несложным.
  • Эстетичность. Кровля с двухскатной конструкцией органично пишется в окружающую инфраструктуру.
  • Надежность (если монтаж осуществлен правильно).
  • Демократичная цена составляющих материалов.

10

Виды скатных крыш

ВАЖНО!

При создании обрешетки необходимо учитывать, что крайние элементы, располагающиеся возле карниза, должны быть толще на 10-15 мм, чем остальные. Это связано с конструктивными особенностями металлочерепичных элементов.

Советы и рекомендации

Выбирая шаг стропил для металлочерепицы, стоит обратить внимание, что расстояние не должно быть меньше минимально допустимого значения и больше максимально допустимого значения, то есть, оно может варьироваться в пределах от 0,6 м до 1,2 м.

Если было принято решение выбрать расстояние от 0,6 до 1 м, то длина стропил в данном случае не должна быть больше 6 м. В том случае, если она будет уменьшена, допускается сделать разбежку до 1,2 м.

Если ноги стропильной системы будут установлены чаще, чем через 0,6 м, то это будет способствовать только существенному утяжелению кровли и, как правило, увеличению расходов. При необходимости расстояние может составлять и 1,2 м, но важно понимать, что в таком случае уровень несущей способности будет существенно уменьшен, что негативно скажется на конструкции из металлочерепицы.

При необходимости можно увеличить уровень прочности, то для этого потребуется выполнить сплошную обрешетку из древесных плит. В таких ситуациях шаг может варьироваться в пределах от 0,2 до 0,3 м. Данный вариант используется крайне редко, так как для его реализации требуется намного больше вложений.

Интервал в 1,2 м практически никогда во время осуществления монтажных работ не используется. Обусловлено это тем, что несмотря на довольно высокий уровень прочности, металлочерепица начнет провисать под тяжестью снега в зимний период времени либо при сильных порывах ветра.

Немаловажным значением является и сечение используемого бруса для обустройства стропильной системы. Именно от него зависит, какое расстояние будет выбрано. Оптимальным вариантом считается выбор деревянных брусков, имеющих сечение 150*150 мм, при этом обрешетка может быть установлена с интервалом от 4 до 7 см. В данном случае рекомендуется брать во внимание шаг поперечной волны.

Расстояние между стропилами под металлочерепицу

Как выбрать брус и рассчитать шаг стропил под металлочерепицу?

Определение значения поперечного сечения бруса стропильного элемента производится в несколько этапов.

Расчет нагрузки, распределенной на каждом погонном метре конструкции:

Qр = L×Q;

Где Q – общая погонная нагрузка;

L – Шаг стропил.

Значение L рассчитывается следующим образом:

Длину ската крыши делят на предполагаемый шаг конструкций (для удобства чаще всего принимают равным 1). Затем к полученному значению прибавляется 1. Полученное значение отражает количество стропил, которые нужно установить на одну скатную поверхность крыши. На последнем этапе определяется значение осевого расстояния между стропильными элементами, путем деления длины ската кровли на количество стропил.

Расстояние между стропилами под металлочерепицу — стандартный шаг составляет 0,6-0,95 м.

6

Шаг стропил

Затем определяемся с максимальным рабочим участком стропильной ноги (Lmax). Переходим к расчёту поперечного сечения. Для этого находим его высоту по формуле:

H ≥ 8.6*lmax * sqrt(Qp/(b*r)), при уклоне кровли α<30 град;

H ≥ 9.5*lmax * sqrt(Qp/(b*r)), при уклоне кровли α≥30 град;

Где b – ширина поперечного сечения,

r – значение нормативного сопротивления древесины к изгибающим нагрузкам (определяется по нормативной документации в зависимости от сорта древесины).

Для упрощения расчетов нужно пользоваться таблицей стандартизации стропильных элементов (ГОСТ 24454-80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры»).

При несоблюдении неравенства необходимо увеличить значение геометрических характеристик сечения и повторить расчет.

В чем отличие стропильной системы для холодной и теплой кровли?

Главным отличием этих двух кровель является система опирания стропильных элементов. В случае устройства теплого чердака главным опорным элементом служит мауэрлат, а также опорная балочная система. В холодной кровле стропила устанавливаются непосредственно на несущие стены.

Расчет временного нагружения

Ветровая нагрузка

Расчет ведется в соответствии с нормативной документацией (СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» или Еврокод «Воздействия на конструкции» часть 1-4).

Для определения значения ветрового воздействия конструкцию крыши условно разделяют по высоте на несколько частей. Для каждой из них рассчитывается значение ветровой нагрузки. Для получения общего ветрового давления их необходимо суммировать.

Формула для расчета:

Wm=Wo×k×c,

Где Wm – значение ветровой нагрузки;

Wo – нормативное значение давления ветра, определяемое по картам районирования;

k – коэффициент давления ветра (определяется в зависимости от высоты по нормативной документации);

с – аэродинамический коэффициент (для двухскатной крыши – 0,8).

Снеговая нагрузка

Определяется по формуле:

S = µ×So;

Где So – нормативное значение снеговой нагрузки, определяемое по карте районирования.

µ — коэффициент, который определяется в зависимости от угла наклона крыши:

  • Для α≤30 град. — µ=1
  • Для α≥60град. — µ=0
  • Для 30≤α≤60 град. — µ=0,033×(60-α)

4

Районы снеговой нагрузки

Монтаж стропил под металлочерепицу

5Все монтажные работы по устройству кровли ведутся на достаточно большой высоте. Чтобы свести к минимуму риск падений, а также значительно упростить высотные работы, можно собрать каркас несущей стропильной системы на земле.

Для этого необходимо создать шаблон из досок, по которому и будет осуществляться дальнейшая сборка.

Он изготавливается в несколько этапов:

  • Доски подымаются над стенами здания, выравниваются, а затем скрепляются при помощи гвоздя.
  • Выравнивают угол наклона досок в соответствии с проектом, путем их опускания и подъема. Элементы фиксируются.
  • В результате должна получиться конструкция, напоминающая по форме будущую стропильную систему, выполненную в соответствии с расчетными геометрическими размерами крыши.
  • Шаблон опускается на землю, в соответствии с ним чистовые элементы фиксируются между собой. Более подробно на видео ниже.

Затем следует позаботиться об установке опорного элемента – мауэрлата. Как говорилось ранее, он укладывается на несущие стены в продольном направлении. Крепление производится при помощи шпилек (на армопоясе или кладке) или с помощью катанки (для зданий с небольшой кровельной высотой).

ОСТОРОЖНО!

При использовании шпилечного соединения, связующие элементы не нужно наглухо замуровывать в стену. Они должны выступать из стены на 30-40 мм, так как на шпильки будет накручиваться гайка.

Следующим этапом будет создание конькового прогона, служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли. Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы.

7

Монтаж. Часть 1

После установки этих элементов можно осуществлять подъем и монтаж основного стропильного элемента, собранного по шаблону. Скрепление с мауэрлатом может осуществляться 2-мя способами:

Жестким соединением. Осуществляется при помощи уголков и брусов. Реже используются скрепление посредством запила на стропильных ногах, с последующей фиксацией гвоздями или скобами.

Особенности: помимо основного соединения необходимо осуществлять привязку стропил к стене при помощи анкеров или проволочной конструкции.

Скользящим. В его основе лежит создание шарнирного соединения. Его делают при помощи стыкования элементов с использованием запилов. Элементы соединяются металлической закладной деталью с отверстиями для болтов, или 2-мя гвоздями, которые нужно забивать под углом.

Осуществлять монтаж деревянных ферм нужно в определенной последовательности. Сначала устанавливаются крайние фермы, расположенные на торцах здания. Затем между ними натягивается шнур или веревка, с помощью которых проверяется вертикальность их установки. Далее под шнуром ведется дальнейшая установка стропильных конструкций в соответствии с заданным проектным шагом.

11

Монтаж. Часть 2

Создание кровли из металлочерепицы – довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков и набитой руки. Поэтому для осуществления правильного монтажа нужно как минимум работать под наблюдением грамотного специалиста.


Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью:

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Добавить комментарий