Какие нужны стропила для односкатной крыши

Еще 20 лет назад односкатные кровли делали разве что у гаражей и дач. Сейчас же они — один из основных трендов в строительстве. Односкатные кровли отлично подходят для домов в современных стилях за счет яркой асимметричности, а практичность делает их отличным вариантом для утилитарных стилей, включая индастриал и баухаус.

Но небольшая популярность односкатных крыш в недалеком прошлом — следствие не только и не столько эстетических вкусов владельцев частных домов. Основная причина в другом — в сложности устройства таких кровель. В особенности в подборе стропил для односкатной крыши и повышенных требованиях к прочности несущих конструкций. Ну и советские жесткие строительные ограничения тоже сыграли немалую роль.

Содержание

Особенности стропил для односкатной крыши

Начнем с азов. Односкатная крыша опирается только на две стены дома. Никакого промежуточного узла вроде конькового прогона у нее нет. Из этого следуют три особенности:

1. Длина стропил односкатной крыши почти в два раза больше, чем у двускатной.
2. Уклон односкатной кровли существенно меньше, чем у любой другой скатной крыши такой же ширины.
3. При устройстве стропильной системы почти всегда нужны промежуточные опоры: стойки, подстропильные ноги.

И у всех этих особенностей есть последствия.

Большая длина стропил для односкатной крыши сильно осложняет поиск и покупку подходящих пиломатериалов. А если длина ската 8 м и более, то нужны уже составные стропильные ноги.

Помимо этих сложностей, есть еще один побочный эффект — большой вес стропил. Тут все просто: с ростом длины при том же сечении пропорционально растет и масса. Поэтому работать с такими стропилами неудобно, а иногда — невозможно без привлечения спецтехники.

Более пологий скат тоже приводит к проблемам. Чем меньше уклон кровли, тем выше на нее снеговая нагрузка. И эта разница — десятки килограмм на единицу площади. Чтобы кровля выдержала увеличенный вес, приходится наращивать сечение элементов стропильной системы. Причем обычно увеличивать нужно толщину стропил односкатной крыши, потому что высота у них и так часто максимальная. А при работе на изгиб прирост толщины намного менее эффективен, чем увеличение высоты. Отсюда еще больший вес стропил для односкатной крыши и повышенные требования к несущей способности опорных стен и фундамента.

Необходимость промежуточных опор накладывает серьезные ограничения на планировку дома. Стойки должны опираться на несущие стены или колонны, которые будут передавать нагрузку на фундамент. Поэтому в домах с односкатными крышами сложнее сделать большие просторные комнаты.

Для сравнения: при использовании висячей схемы монтажа стропил при устройстве двускатной кровли, у стропильной системы нет иных опор, кроме двух противоположных стен дома. Поэтому внутри дома несущих стен вообще может не быть. Следовательно, планировка жилого пространства может быть любой, нет никаких принципиальных ограничений.

Из чего делают стропила односкатной крыши

Стропила для односкатной кровли бывают четырех видов:

1. Доски — классика стропильных систем. Используются в подавляющем большинстве случаев.
2. Брус — редко применяется для стропил для односкатной крыши из-за большой толщины. Но если достигнута максимально возможная высота досок (из доступных пиломатериалов), то для увеличения несущей способности иногда приходится заменять их брусом.
3. Деревянные двутавровые балки — сравнительно новый материал, который представляет собой два бруса с плитой OSB между ними. Высота таких балок достигает 450 мм при весе около 5 кг/м.п. Это оптимальный материал для стропил односкатной крыши, но стоит он достаточно дорого по сравнению с обычными пиломатериалами.
4. Металлические двутавры и другой металлопрокат. Сталь тяжелая и дорогая, но очень прочная. К тому же, использование металлических стропил — единственный способ не делать промежуточных несущих опор у больших домов. Ведь стальные фермы легко могут опираться только на две точки.

Для сравнительно небольших домов с длиной ската до 10-12 м доски и брус — это оптимальные материалы.

Металл используют в полярных ситуациях. Первый вариант — очень маленькие строения: гараж, навес, веранда, беседка и так далее. В этом случае вместо тяжелых и дорогих двутавров можно использовать намного более доступную профильную трубу. Второй вариант — очень большие коттеджи, крышу которых из других материалов сделать сложно.

Деревянные двутавровые балки — отличный выбор для средних и больших домов. Но из-за небольшого количества производителей доступны они далеко не во всех регионах России.

Размеры стропил для односкатной крыши

Если говорить о стандартных размерах стропил, то для односкатной крыши они такие же, как и для других скатных кровель. Это 50×180 мм, 50×200 мм и 50×200 мм. Для увеличения несущей способности можно взять более толстые доски — 75 мм. Или уже брус 100×150 мм, 100×200 мм, 150×150 мм, 150×200 мм, 180×180 мм и даже 200×200 мм.

Но при устройстве односкатной крыши лучше не опираться на стандартные сечения, а вычислить, какие доски использовать для стропил односкатной крыши.

Расчет сечения стропил для односкатной крыши

Расчет размеров стропил односкатной крыши непрост, поэтому лучше заказать его у профессионального проектировщика. Так вы, скорее всего, получите лучший результат. Во-первых, проектировщик как профессионал может подсказать решения, о которых вы не знаете. Во-вторых, он сделает расчет быстрее и точнее.

Но если вы полны решимости сделать все лично, вот алгоритм этого расчета:

1. Выбираем угол наклона ската крыши и расстояние между точками опоры стропил — рабочую длину стропильной ноги L_max. Если опоры планируется расположить неравномерно, берется большее расстояние. Например, если стропило опирается на мауэрлат карниза, потом через 6 м на стойку, а потом через 9 м на мауэрлат второй стены, то L_max будет равен 9 м.
2. Определяем постоянную нагрузку на кровлю. Это сумма масс всех составляющих кровельного пирога в перерасчете на 1 м².
3. Считаем переменные нагрузки. Это ветровая и снеговая нагрузка, а также запас на обслуживание кровли. Проще говоря, на вес человека, который будет по ней ходить. Тоже из расчета на 1 м².
4. Выбираем шаг стропил А. Обычно его выбирают из диапазона от 0,8 м до 1,2 м так, чтобы в скате помещалось целое число стропильных ног.
5. Складываем переменные с постоянными нагрузками и получаем общую нагрузку Q.
6. Переводим общую нагрузку на площадь в нагрузку на метр длины стропил односкатной кровли Q_r. Это делается по формуле: Q_r=A·Q.
7. Выбираем, какой толщины стропила для односкатной крыши лучше сделать. Этот параметр обозначается буквой B и обычно равен стандартным величинам: 50 мм или 75 мм.
8. Если угол наклона ската меньше 30°, рассчитываем высоту стропильной ноги по формуле: H_min=8,6·L_max·√(Qr/(B·R_изб)). В ней  R_изб — сопротивление на изгиб, которое берется по таблице 3 из раздела 6 СП 64.13330.2017 «Деревянные конструкции» или из других нормативов.
9. При угле наклона ската 30° и более высота стропильной ноги считается по немного другой формуле: H_min=9,5·L_max·√(Qr/(B·R_изб)).

Дальше минимальную высоту нужно округлить в большую сторону до ближайшего стандартного размера доски или бруса. Желательно, чтобы был запас 100-150 мм.

Часто после первого расчета результат получается неподходящим. Например, расчет может показать, что для стропил односкатной крыши вам нужно использовать такие доски, каких просто не существует в природе. Тогда его нужно повторить, но уже с другими исходными данными: уменьшить шаг стропильных ног, увеличить количество промежуточных опор, сделать скат более крутым, изменить толщину доски.

После того как вы сделали расчет и вас все устроило, полученные размеры стропил односкатной крыши нужно проверить на изгиб. Это делается по формуле:

3,125· Q_r·L³_max/(B·H³)≤1

Если неравенство выполняется, значит, вы все сделали верно. Если нет, тогда нужно пересчитать стропила, снова изменив условия на более «лояльные».

Длина стропил односкатной крыши

Максимальная длина стропил односкатной крыши при использовании двутавровых деревянных балок равна 12-14 м. Теоретически, их могут изготовить под заказ и большей длины, но не каждый производитель предоставляет такую услугу.

Если используются доски или брус, то длина не может превышать 8-9 м. Более длинные пиломатериалы практически невозможно купить. Стандартная длина еще меньше — 6 м, поэтому обычно без сращивания стропил не обойтись.

Металлические детали просто сваривают вместе, поэтому длина стальных стропил ограничена только их весом и схемой распределения нагрузки.

Подведем итоги

Стропила для односкатной крыши длиннее, тяжелее и сложнее в монтаже, чем стропильные ноги других скатных кровель. Обычно их делают из досок или бруса, но в сложных случаях могут использовать деревянные двутавровые балки и металлические фермы.

Из-за повышенной нагрузки на кровлю стропила односкатной крыши желательно рассчитывать, а не выбирать среди стандартных сечений.

---