Стропила для крыши: виды, расчет стропил

Стропила для крыши: виды, расчет стропил

Как рассчитать стропильную систему крыши

Скатная система кровли является наиболее популярной среди частных застройщиков. Наклонная поверхность обеспечивает эффективный отвод воды и снега, на ней не задерживается грязь и мусор. Вместе с тем эта конструкция имеет довольно сложное устройство. Главным условием ее устойчивости, прочности и долговечности является правильный расчет стропильной системы. Это процедура, для осуществления которой нужно иметь множество различных данных, касающихся свойств материала изготовления, формы крыши и климатических условий. Провести расчет стропил можно и самостоятельно. Для этого нет необходимости обращаться в проектную фирму, но времени потратить придется немало. Ошибки в ту или иную сторону чреваты катастрофическими последствиями для здания и риском для здоровья его жильцов.

Классификация нагрузок на стропильную систему

Самый простой по устройству двускатный каркас состоит из таких деталей:

  • стропило — является основным элементом, на котором устанавливается утепление, гидроизоляция и обрешетка;
  • мауэрлат — мощный брус, укладываемый на внешние стены в качестве упора для стропил;
  • обрешетка — рейки, на которые укладывается кровельное покрытие;
  • прогон — брус, обеспечивающий продольную устойчивость несущих фрагментов;
  • лежень — принимает часть нагрузки от стоек на мауэрлат;
  • стойка — вертикальные опоры перераспределяющие давление от стропил между лежнем и мауэрлатом;
  • подкос — предназначен для подпорки стропильной ноги и предотвращения ее провисания под вертикальным давлением.

Чтобы правильно рассчитать стропила, необходимо ознакомиться с составляющими нагрузки, которая воздействует на любую крышу.

Классификация внешних факторов, влияющих на стропильные конструкции:

  • Основные. Подразделяются на постоянные и длительные. К постоянным относится вес самого каркаса, утеплителя, гидроизолятора, мембраной пленки и крепежных приспособлений. Длительные — вес снега, который лежит на поверхностях более одного часа. Также, скаты испытывают нагрузки от стекающей по ней воды во время интенсивного ливня.
  • Дополнительные. Здесь подразумевается влияние на конструкцию значительного объема льда, сильных порывов ветра и веса мастеров в процессе проведения монтажных и ремонтных работ.
  • Форс-мажорные. Принимаются во внимание экстремальные факторы, длящиеся в течение краткого отрезка времени. К ним относится взрыв, ураган, землетрясение или оползень, возникновение пожара.

Для расчета стропильной системы двухскатной крыши берутся величины, максимально приближенные к предельным. Исходя из сопоставления полученных данных вычисляется сечение стропил, расчет шага стропил, устанавливается высота и наклон крыши.

Нагрузки, действующие на крышу и формулы их расчета

Сбор нагрузок на кровлю представляет собой процесс, в котором для получения условий задачи, необходим ряд исходных данных. Они рассчитываются экспериментально или берутся из статистики.

За основу берутся такие виды нагрузок:

  • Снеговые. Получаются из приложений к картам. Информация в таблицы вносится по усредненным результатам многолетних наблюдений. Для крыш с наклоном до 25º нагрузка составляет в пределах 80-560 кг/м² для снеговых районов I-VIII категорий с шагом 80. При крутизне скатов 30-55º вводится понижающий коэффициент 0,5-0,7.
  • Ветровые. Эти данные также получают по справочным таблицам, заполненным по статистической информации. Расчет проводится в кгс/м² по климатическим зонам и типам местности. Нагрузка составляет 17-85 кгс/м² для местности типов I-VIII. Оказывает влияние на результат и высота здания. Чем больше оно возвышается над землей, тем больше коэффициент, который составляет 0,75-1,25 для домов 5-15 м.

Чтобы посчитать потребность материала и составить грамотный чертеж стропильной системы, нужно найти достоверные данные, обобщить их, а затем свести в единую формулу. При этом в проекте имеет значение каждый нюанс — угол кровли, частота установки, длина и толщина стропил.

Расчет сечения стропильной ноги и затяжки

Проектируя каркас для крыши, в расчет берутся предельные нагрузки между началом деформации конструкции до ее полного разрушения. Большое значение для правильного расчета конфигурации остова крыши имеет ее тип и градус уклона. В каждом случае на покрытие действует сразу несколько сил.

Имеющиеся в СНИП таблицы следует применять для вычисления таких параметров скатной системы:

  1. Небольшой угол уклона (покатая крыша). Когда он меньше 25º, на стропила больше действует сила тяжести панелей, утеплителя и самого каркаса. При этом ветровая нагрузка стремится поднять кровлю и оторвать ее от мауэрлата. При плоской конструкции допускается провисание не более 0,05%, а длина стропил должна быть минимальной. Достижение необходимой устойчивости осуществляется за счет уменьшения размера выноса и дополнительной фиксации к стенам дома.
  2. Крутая крыша со сложной формой. Здесь давление на изгиб стропил оказывается минимальное, так как они располагаются под углом к горизонтальным конструкциям. Но сооружение испытывает намного большее давление от воздушных масс, которые стремятся ее опрокинуть. Так называемая парусность является основным врагом крыш с крутыми скатами.

Чтобы вычислить длину и сечение стропил в зависимости от пролета, необходимо воспользоваться такими таблицами:

  • Толщина снегового покрова. С учетом изменений климата следует ориентироваться на максимальные исторические показатели. Взять нужную информацию можно в местном подразделении гидрометцентра или органе власти.
  • Среднегодовая температура. Больше нужно обращать внимание на зимний период. Нельзя исключать возможность обильных осадков с последующим похолоданием. Такие явления приводят к образованию наледи и скоплению на крыше большого объема снега. Именно это чаще всего становится причиной разрушения стропил.
  • Роза ветров. Воздушные потоки оказывают сильное отрывное или вертикальное воздействие на покрытие. Следует учитывать и направление ветра, чтобы придать крыше наиболее оптимальную с точки зрения аэродинамики конфигурацию и расположение относительно сторон света.
  • Прочность (степень прогибаемости) древесины. В большинстве случаев используется ель и сосна. Лиственница и кедр более прочные, но намного тяжелее и дороже, поэтому практически не применяются. 1 сорт ели и сосны выдерживает нагрузку 140 кг/см², 2 сорт — 130 кг/см², а 3 сорт — 85 кг/см². Из этого можно понять, что экономить на материалах не стоит.
  • Вес конструкционных материалов. Речь идет об обрешетке, утеплителе, гидроизоляции и мембране. Если делается мансарда, учитывается вес внутренней отделки потолка и стен, которые закрепляются на стропильной системе.

На основании сопоставления данных делаются расчеты потребности материалов и составляется смета обустройства кровли.

Данный документ состоит из следующих пунктов:

  • мауэрлат;
  • стропильные фермы;
  • обрешетка;
  • контробрешетка;
  • лежни;
  • стойки;
  • опоры;
  • стяжки;
  • прогоны;
  • подкосы;
  • карнизные узлы свеса кровли, фронтонных выносов;
  • сопряжения с трубами, дымоходами и вентиляционными каналами;
  • конструкций под мансардные или вентиляционные окна;
  • крепежные элементы.

Смету нужно рассчитывать с резервом 10-15% на ошибки, обрезки, потери при транспортировке, хранении, проведении грузоподъемных работ.

Учет климатической карты региона

Даже самые надежные материалы имеют определенный запас прочности. На стропила действуют силы различной направленности. С одной стороны, это вес всего сооружения за вычетом массы самих несущих деталей. К вертикальному давлению добавляются массы снега и рабочих, которые могут ремонтировать покрытие, устанавливать на крыше различные сооружения типа антенны, флюгера или флагштока. Здесь нужно обратиться к разделу климатических карт, которые касаются осадков.

С другой стороны, нельзя недооценивать влияние температуры на все элементы крыши. Как сильное охлаждение, так и нагрев, приводит к их деформации. Это становится причиной отклонений несущих конструкций от технологических осей, что существенно ослабляет их несущую способность. Способ решения проблемы — увеличить толщину стропил в соответствии с температурным разделом технологической карты.

Следует помнить о главной опасности для крыш большой площади — ветре. Информацию о направлении и скорости движения воздушных масс можно найти в каждом атласе, где по каждому региону есть подробная климатическая информация.

Строительные нормы

В соответствии с положениями СНИП II-26-76 шаг и сечение стропил определяют расчетом в зависимости от действующих нагрузок. Размер шага и форма стропил определяется по таблицам, изложенным в документе.

Состоит он из следующих разделов:

  1. Общие положения.
  2. Нормы и правила строительства (обязанности должностных лиц, принимающих участие в разработке и осуществлении проекта).
  3. ГОСТы для строительства – правила проведения проектных работ, особенности строительства для каждого региона.
  4. Правила выполнения, сдачи и приемки работ. Все необходимые к выполнению пункты.

Следуя требованиям, указанным в нормативном акте, можно составить проект, который ненамного будет уступать документу от профессионалов.

Примеры расчета наклонных систем

Основой прочности и надежности каркаса для кровли является правильное определение сечения и шага стропил. Следует учитывать и конфигурацию утеплителя. Для рулонных и плитных материалов оптимальным является расстояние, соответствующее их ширине. Для средней полосы России при длине ската 500 см и шаге стропила 60 см берется брус сечением 50×175 мм, а при увеличении интервала — 50×200 мм. Однако эти рекомендации относительны, следует заранее узнать все коэффициенты и применить их на практике.

Можно рассчитать параметры стропильной системы по формуле с заранее собранными данными:

  1. Снеговая нагрузка: S расч = 199 кг/м²×1,4 = 278,6 кг/м².
  2. Ветровая нагрузка: Wрасч = 28,02 кг/м²×1,4 = 39,23 кг/м².
  3. Постоянная нагрузка: Gрасч = 53,11кг/м²×1,1 = 58,42 кг/м².

Остается ввести коэффициенты прочности крыши под углом 35 градусов с шагом стропил 900 мм из сосны I сорта, высотой до конька 7м с профнастилом в качестве кровельного материала. Результат будет такой: стропила сечением 125х200 мм.

Калькуляторы сечений стропильных систем

Стропила на двух опорах наслонной стропильной системы

В интернете есть много калькуляторов рассчитывающих сечение стропил. Здесь представлены еще несколько. У человека, зашедшего на сайт, возникает вполне резонный вопрос можно ли доверять этим калькуляторам. Расчет сечения слишком серьезное действие от результата которого зависит надежность крыши. Для снятия всех сомнений на каждой странице с конкретным калькулятором приведены формулы, по которым делается расчет. Вы можете проверить точность этих формул и провести пробный расчет вручную. После которого принять решение о доверии цифрам показываемым калькулятором для вычисления размеров сечений при других условиях работы стропила.

Нагрузки

Нагрузки на крышу собираются в отдельном калькуляторе по правилам, изложенными в СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Этот калькулятор покажет вам несколько цифр, отличающихся по величине. Выбирайте одну цифру с максимальным значением. Различие в величине нагрузок получается по тому, что учитывается направление ветра и геометрия крыши. Однако вряд ли вам достоверно известно с какой стороны реально будет дуть ветер на вашу крышу. Различие давления на разные участки крыши предполагает, что при меньших нагрузках вам потребуется стропило меньшего сечения, чем при больших нагрузках. На практике это означает что на разных участках крыши вам нужно будет устанавливать стропила разной высоты или толщины, а это влечет за собой сложности в монтаже обрешетки, подстропильных конструкций и кровли. Для унификации размеров стропил и последующего облегчения работ выбирается единственная цифра, показывающая нагрузку — максимальная. Вернее две максимальных цифры — нормативная и расчетная нагрузки. Расчетная нагрузка нужна для определения несущей способности стропила, нормативная для определения его прогиба.

Шаг установки стропил

Нагрузки рассчитываются в кПа или в кг/м², то есть действующие на площадь. Для расчета стропила они должны быть переведены в линейные, то есть действующие на продольную ось стропила. Для перевода нагрузки давящей на площадь, в линейную нагрузку, она должна быть умножена на шаг установки стропил (L) — расстояние между осями стропил (м × кг/м² = кг/м). При работе с калькуляторами нужно вносить все параметры в тех единицах, измерения, которые указаны в калькуляторах. Все преобразования и согласования единиц измерения калькулятор сделает сам. При пробном ручном расчете работайте в тех единицах, в которых вам удобнее.

Сопротивление материала стропила

Модуль упругости, расчетное и нормативное сопротивления дерева определяются в отдельных калькуляторах, представленных в виде интерактивных таблиц. Таблицы сделаны по СП 64.13330 «Деревянные конструкции». Они учитывают характеристики дерева, используемого для изготовления стропила, условия работы стропила и предполагаемый срок его службы.

Расчетный пролет

Расчетный пролет зависит от способа опирания стропила на стену. Если это крайние точки, то стропило неравномерно давит на опору. Максимальное напряжение (σ) возникает на обрезе опирания и уменьшается по длине опирания. Его можно изобразить в виде треугольника. Равнодействующая будет располагаться на расстоянии 1/3 от обреза опоры. Таким образом расчетный пролет стропила краями, опертого на две опоры, будет равен пролету в свету плюс по 1/3 длины опирания с каждой стороны.

Расчетный пролет

На промежуточной, или крайней опоре стропила с консольным выпуском, напряжение от равномерной нагрузки распределяется в зависимости от длин пролетов, расположенных по разные стороны от опоры. Равнодействующая напряжения будет находиться в центре опоры если пролеты будут равны или смещена в сторону, если пролеты имеют разную длину.

Пока ширина опор под стропилом неизвестна нахождение равнодействующих затруднено, следовательно, затруднен и расчет реального расчетного пролета. Обычно за расчетный пролет принимается расстояние между осями стен на которое опирается стропило и это вполне оправдано. Выполненный расчет сечения покажет толщину и высоту стропила необходимые по условиям прочности и жесткости. Однако делать стропило вы будете не по этим размерам, а из тех досок, которые есть в продаже. То есть после расчета сечения выбирается доска с размерами, превышающими расчетные. Такое стропило будет обладать большей чем требуется прочностью и жесткостью. Поэтому если мы допустим небольшие погрешности при определении расчетного пролета ничего страшного не произойдет. Обращайте внимание на то, как в калькуляторах нарисованы размерные линии, показывающие пролет и высоту стропил. Их расположение в этих калькуляторах совпадает с расположением в калькуляторах вычисляющих размер стропил целиком. Переключение туда и обратно между двумя видами калькуляторов одни из которых считают сечение на нагрузку, а другие считают геометрию, позволяет оптимизировать размер стропил.

Наклон стропила

Определяется углом наклона крыши к горизонту, высотой установки конькового прогона или безразмерной величиной, характеризующей уклон — отношением высоты к длине пролета.

Порядок расчета сечения стропил

После ввода исходных данных в калькулятор производится расчет сечения стропила. Все формулы указаны на странице с конкретным калькулятором.

1. По расчетной схеме вычисляются:

  • максимальный момент изгиба;
  • максимальный прогиб;
  • максимальное напряжение среза на опоре.

2. Задается толщина или ширина доски из которой будет изготавливаться стропило и вычисляется второй размер. Например, если была задана толщина доски, то калькулятор найдет какой она должна быть ширины достаточной для изготовления прочного стропила. И наоборот, если задали ширину доски калькулятор найдет ее толщину. Обычно стропило делают из доски толщиной 50 мм, этот размер задают чаще всего.

Калькулятор считает сечение по трем параметрам, стропило не должно:

  • сломаться под нагрузкой;
  • быть срезано на опоре;
  • прогнуться больше допустимой величины (1/200 от пролета).

В результате расчета появляются три цифры, удовлетворяющие этим параметром. Калькулятор выберет наибольшее и покажет его вам. Например, вы задали толщину доски для стропила 50 мм. Калькулятор посчитал, что по условию недопущения разрушения стропила высота его сечения должна составить 209 мм. По условию недопущения среза на опоре — 100 мм, а по недопущению прогиба больше 1/200 пролета — 217 мм. Он сравнит эти три цифры и покажет наибольшую — 217 мм. В этом случае из доски размерами 50х217 мм можно изготовить прочное и жесткое стропило. Таким образом вам всегда будут показываться те размеры сечения, которые не допускают разрушения или прогиба стропила.

Стропила делаются из досок, изготовленных на лесопилках. Лесоперерабатывающие предприятия пилят бревна на доски руководствуясь сортаментом пиломатериалов рекомендованных ГОСТ 24454. Калькулятор сравнит расчетные размеры доски с сортаментом и покажет наиболее близкие размеры сечения не меньше расчетных значений.

Глубина опорных вырезов

Калькуляторы рассчитывают сечение стропил принимая их за стержневые элементы, но стропило — это не бестелесный стержень, а материальное тело, имеющее размеры длины, толщины и высоты. Для опирания на прогоны и мауэрлат в стропиле делаются вырезы, обеспечивающие сопряжение стропила с опорами. Глубина каждого выреза должна быть такой, чтобы площадь опирания стропила на опору была достаточной для того, чтобы под весом крыши не произошло разрушение опоры — смятие древесины. Калькулятор рассчитывает минимально допустимые размеры опорных вырезов, при которых смятие не произойдет. Максимальные размеры вырезов определяются из расчета не допускающего срезания стропила на опоре.

Как произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши с помощью онлайн калькулятора

1

Другое название двускатной разновидности крыши – щипцовая.

Она имеет две одинаковых наклонных поверхности. Конструкция каркаса крыши представлена стропильной системой.

При этом опирающиеся друг к дружке пары стропил объединяются обрешеткой. В торцах образуются треугольные стенки, или по-другому щипцы.

Двускатную крышу достаточно просто сделать своими руками.

При этом очень важным моментом для монтажа является правильный расчет необходимых параметров.

Расчет двускатной крыши можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

Устройство крыши

Главным элементом мансардной крыши является стропильная система. Это своего рода каркасное сооружение, которое берет на себя нагрузку от кровли, служит основанием перекрытий и обеспечивает необходимую форму крыши. О дизайне мансарды вы можете прочитать здесь.

В стропильной системе мансарды имеются следующие элементы:

  • Мауэрлат. Этот элемент служит основанием для всей конструкции кровли, прикрепляется по периметру стен сверху.
  • Стропила. Доски определенного размера, которые прикрепляются под необходимым углом и имею опору в мауэрлат.
  • Конек. Это обозначения места схождения стропил в верхней части.
  • Ригели. Располагаются в горизонтальной плоскости между стропилами. Служат элементом сцепления конструкции.
  • Стойки. Опоры, которые располагают в вертикальном положении под коньком. С их помощью нагрузка передается на несущие стены.
  • Подкос. Элементы, располагающиеся под углом к стропилам для отвода нагрузки.
  • Лежень. Аналогичен мауэрлату, только располагается на внутреннем несущем перекрытии.
  • Схватка. Брусок, расположенный вертикально между опорами. . Конструкция для установки кровли.

4

Устройство двускатной крыши

Расчет стропильной системы двухскатной крыши — онлайн калькулятор

Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши? Расчет двухскатной крыши вы можете произвести с помощью нашего онлайн помощника.

Вы сможете рассчитать не только количество кровельного материала, но так же систему обрешетки и стропил.

Калькулятор производит расчет кровли двухскатной крыши.

Прежде чем приступить к расчетам, в верхнем правом углу калькулятора нужно выбрать кровельное покрытие.

Ниже представлены калькуляторы для других видов крыш:

  • Расчет односкатной крыши,
  • Расчет двускатной крыши,
  • Расчет вальмовой крыши,
  • Расчет мансардной крыши.

9

Обозначения полей в калькуляторе

Результаты расчетов

10

Регион снеговой нагрузки

8

Описание полей калькулятора

Рекомендации

Сделать все расчеты перед началом работ по возведению крыши достаточно просто. Единственное, что требуется – это скрупулезность и внимательность, не следует также забывать о проверке данных, после завершения процесса.

Одним из параметров, без которого в процессе расчетов не обойтись будет общая площадь крыши. Следует изначально понимать что этот показатель представляет, для лучшего понимания всего процесса вычисления.

Имеются некоторые общие положения, которых рекомендуется придерживаться в процессе расчета:

  1. Первым делом определяется длина каждого из скатов. Эту величина равна промежуточному расстоянию между точками в самой верхней части (на коньке) и самой нижней (карниз).
  2. Вычисляя такой параметр необходимо учитывать все дополнительные кровельные элементы, например, парапет, свес и любого рода сооружения, которые добавляют объем.
  3. На этом этапе также должен быть определен материал, из которого будет конструироваться кровля.
  4. Не нужно учитывать при вычислениях площади элементы вентиляции и дымохода.

Лучше всего вам поможет в расчетах калькулятор стропильной системы двухскатной крыши.

5

Расчет стропильной системы двухскатной крыши: калькулятор

2Расчет параметров стропил

Отталкиваться в данном случае нужно от шага, который выбирается с учетом конструкции крыши индивидуально. На этот параметр влияет выбранный кровельный материал и общий вес крыши.

Варьировать такой показатель может от 60 до 100 см.

Чтобы вычислить количество стропил необходимо:

  • Узнать длину ската;
  • Разделить на выбранный параметр шага;
  • К результату прибавить 1;
  • Для второго ската, показатель умножить на два.

Следующий параметр для определения — это длина стропил. Для этого нужно вспомнить теорему Пифагора, по ней проводится данный расчет. Для формулы необходимы такие данные:

  • Высота крыши. Эту величину выбирает каждый индивидуально в зависимости от необходимости обустраивать жилое помещение под крышей. Например, такая величина будет равняться 2 м.
  • Следующая величина – это половина от ширины дома, в данном случае – 3м.
  • Величина, которую необходимо узнать – это гипотенуза треугольника. Высчитав этот параметр, отталкиваясь от данных для примера, получается 3, 6 м.

Важно: к полученному результату длины стропил, следует прибавить 50-70 см с расчетом на запил.

Кроме того, следует определить какой ширины выбирать стропила для монтажа.

Стропила можно изготовить своими руками, как это сделать, вы можете прочитать здесь.

Для такого параметра нужно учитывать:

  • Нагрузку крыши;
  • Тип древесины, выбранной для конструкции;
  • Длину стропила;
  • Расстояние шага расположения стропил.

6

Расчет параметров стропил

Определение угла наклона

Можно для такого расчета исходить из материала кровли, который будет использоваться в дальнейшем, ведь у каждого из материалов имеются свои требования:

  • Дляшифераразмер угла ската должен быть более 22 градусов. Если угол будет меньше, то это сулит попаданием воды в зазоры;
  • Дляметаллочерепицытакой параметр должен превышать 14 градусов, в ином случае листы материала могут быть сорваны веером;
  • Дляпрофнастилаугол может быть не меньше, чем 12 градусов;
  • Для битумной черепицы такой показатель должен равняться не более чем 15 градусов. Если угол будет превышать такой показатель, то есть вероятность сползания материала с кровли во время жаркой погоды, т.к. прикрепление материала проводят на мастику;
  • Для материалов рулонного типа, вариации значения угла могут быть в пределах от 3 до 25 градусов. Этот показатель зависит от числа слоев материала. Большее количество слоев позволяет сделать угол наклона ската большим.

Стоит понимать, что чем больше угол ската, тем больше площади свободного пространства под крышей, однако и материала требуется для такой конструкции больше, а, соответственно и затрат.

Более подробно про оптимальный угол наклона вы можете прочитать здесь.

Важно: минимально допустимое значение угла ската равно 5 градусов.

Формула для расчета угла ската проста и очевидна, учитывая, что изначально имеются параметры ширины дома и высоты конька. Представив в разрезе треугольник, можно подставлять данные и проводить вычисления, пользуясь таблицами Брадиса или калькулятором инженерного типа.

Нужно вычислить тангенс острого угла в треугольнике. В данном случае он будет равен 34 градусам.

Формула: tg β = Нк / (Lосн/2) = 2/3 = 0,667

7

Определение угла наклона крыши

Расчет нагрузок на стропильную систему

Прежде, чем приступать к данному разделу расчетов, нужно рассмотреть всевозможные нагрузки на стропила. Стропильная система бывает разных видов, что так же влияет на нагрузку. Виды нагрузок:

  1. Постоянный. Этот вид нагрузки ощутим стропилами постоянно, его оказывает конструкция кровли, материал, обрешетка, утеплительный материал, пленки и другие мелкие элементы системы. Средняя величина такого параметра равна 40-45 кг/м 2 .
  2. Переменный. Этот вид нагрузки зависит от климата и зоны расположения строения, поскольку его составляют осадки в данном регионе.
  3. Особый. Этот параметр актуален в том случае, если место расположения дома – это сейсмически активная зона. Но в большей части случаев хватает добавочной прочности.

Важно: лучше всего при расчете прочности сделать запас, для этого к полученной величине прибавляется 10%. Также стоит взять во внимание рекомендацию о том, что 1 м 2 не должен брать на себя вес, больше 50 кг.

Очень важно учесть и нагрузку, оказываемую ветром. Показатели этой величины можно взять из СНиПа в разделе «Нагрузки и воздействия».

Чтобы рассчитать нагрузку, производимую снегом, нужно:

  • Узнать параметр веса снега. Варьирует в основном такой показатель от 80 до 320 кг/м 2 .;
  • Умножить на коэффициент, который необходим для учета ветрового давления и аэродинамических свойств. Данная величина указана в таблице СНиП и применяется индивидуально. Источник СНиП 2.01.07-85.

8

4Количество кровли

Количество материала для кровли вычисляется очень просто, учитывая, что все параметры для расчетов были получены в процессе.

Рассматривая вычисления на том же примере, следует вычислить общую площадь крыши.

После этого можно узнать количество листов металлочерепицы (в данном примере), которые потребуется закупить для строительства.

Для этого необходимо получившееся значение площади крыши разделить на площадь одного листа металлочерепицы.

Как рассчитать площадь двускатной крыши:

  • Длина крыши в данном примере равна 10м. Чтобы узнать такой параметр, необходимо замерить длину конька;
  • Длина стропила была вычислена и равняется 3,6м (+0,5-0,7м.) ;
  • Исходя из этого, площадь одного ската будет равна – 41 м 2 . Общее значение площади – 82 м 2 , т.е. площадь одного ската, умноженная на 2.

Важно: не забывать про припуски для козырьков крыши в 0,5-0,7 м.

9

Заключение

Все расчеты лучше всего их несколько раз проверить во избежание ошибок. Когда этот кропотливый подготовительный процесс будет завершен, можно смело приступать к закупке материала и подготавливать его в соответствии с полученными размерами.

После этого процесс монтажа крыши будет простым и быстрым. А в расчетах вам поможет наш калькулятор двухскатной крыши.

Расчет стропильной системы крыши

B – ширина стропила, важный параметр определяющий надежность стропильной системы. Искомое сечение стропила (в частности ширины) зависит от: нагрузок (постоянные – вес обрешетки и кровельного пирога, а также временные – снеговые, ветровые), применяемого материала (качества и его вида: доска, брус, клееный брус), длины стропильной ноги, расстояния между стропилами. Определить примерное сечение бруса для стропил можно с помощью данных таблицы (значение ширины – это большее значение из 3 колонки, например, при длине стропилины до 3000 мм и шаге 1200 мм искомое значение ширины 100 мм). При выборе ширины стропила обязательно учитывать рекомендации, наведенные в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» и СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Длина стропилины, ммШаг стропил, ммСечение стропила, мм
До 3000 мм120080х100
До 3000 мм180090х100
До 4000 мм100080х160
До 4000 мм140080х180
До 4000 мм180090х180
До 6000 мм100080х200
До 6000 мм1400100х200

Y – высота крыши, расстояние от конька до перекрытия чердака. Влияет на величину угла наклона крыши. Если планируется обустройство нежилого чердака, следует выбирать небольшую высоту (потребуется меньше материала для стропил, гидроизоляции и кровли), но достаточную для проведения ревизии и обслуживания (не менее 1500 мм). При необходимости оборудования жилого помещения под сводом крыши, для определения ее высоты необходимо ориентироваться на рост самого высокого члена семьи плюс 400-500 мм (примерно 1900-2500 мм). В любом случае нужно также учитывать требования СП 20.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*). Следует помнить, что на крыше с небольшим углом наклона (маленькой высотой) могут задерживаться осадки, что негативно влияет на ее герметичность и долговечность. Однако, высокая крыша становится более уязвима к порывам сильного ветра. Оптимальный угол наклона находится в пределах 30-45 градусов.

X – Ширина крыши (без свесов), определяется шириной внешнего периметра Вашего дома.

C – размер свеса, важного конструктивного элемента крыши, защищающего стены и фундамент от осадков, определяется с учетом климатических условий Вашего региона (СП 20.13330.2011) и общей архитектурной идеи. Для одно- и двухэтажных домов без организации наружного стока воды не меньше 600 мм. Если устроить систему водоотвода можно уменьшить до 400 мм (СНБ 3.02.04-03). Согласно требованиям IRC-2012, пункта R802.7.1.1 (Международного строительного кода для 1-2 квартирных индивидуальных жилых домов) максимальная длина свободного свеса стропил, не требующая обустройства дополнительных опорных подкосов, 610 мм. Оптимальной величиной свеса считается 500 мм.

Z – это расстояние от верхней кромки стропила до выпила. Размер Z связан с шириной стропила простым соотношением – не более 2/3 его ширины (пренебрежение этим правилом значительно уменьшает несущую способность стропилины). Запил необходим для крепления стропила к мауэрлату – опоре, которая воспринимает нагрузки от крыши и перераспределяет на несущие стены.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите приближенный к требованиям ГОСТ чертеж и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать»

Длина до свеса стропила – этот размер нужно использовать для разметки запила стропилины к мауэрлату.

Длина свеса покажет, как далеко необходимо выпустить стропило за пределы периметра дома для получения заданного свеса крыши (С) защищающего от непогоды.

Рассчитав общую длину стропила и свеса не сложно узнать необходимое количество пиломатериалов нужной длины и оценить сколько надо реагентов для обработки древесины от гниения.

Расчет угла и сечения стропил: угол среза – это угол, на который необходимо зарезать концы стропил для соединения между собой. Под таким же углом к грани стропилины следует отмерять начало запила. Для соблюдения одинакового угла запила на всех стропилах желательно использовать шаблон.

Правильный расчет стропильной системы крыши

Расчет стропильной системы

Если вас интересуют только вычисления, а не теория – вы можете быстро выполнить расчет стропильной системы на онлайн-калькуляторе без специальных навыков.

Вы можете себе представить человека без костей? Точно так же скатная крыша без стропильной системы больше похожа на строение из сказки про трех поросят, которую запросто сметет природной стихией. Крепкая и надежная система стропил – залог долговечности конструкции крыши. Чтобы качественно сконструировать систему стропил, необходимо выявить и рассчитать параметры, влияющие на прочность предполагаемой конструкции.

Например, необходимо принять во внимание изгибы крыши, уклон скатов, аэродинамические коэффициенты, коэффициенты на неравномерное распределение снега по поверхности, силы воздействия на конструктивные элементы крыши и так далее. Рассчитать все это максимально приближенно к реальной ситуации, а также учесть все нагрузки и искусно собрать их сочетания – задача не из легких.

Если хотите разобраться досконально – список полезной литературы приведен в конце статьи. Конечно, курс сопромата для полного понимания принципов и безукоризненного расчета стропильной системы в одну статью не уместить, поэтому приведем основные моменты для упрощенной версии расчета.

Классификация нагрузок

Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

    1. Основные:
      • постоянные нагрузки – вес самих стропильных конструкций и крыши,
      • длительные нагрузки – снеговые и температурные нагрузки с пониженным расчетным значением (используются при необходимости учета влияния длительности нагрузок, при проверке на выносливость),
      • переменное кратковременное влияние — снеговое и температурное воздействие по полному расчетному значению.
    2. Дополнительные – ветровое давление, вес строителей, гололедные нагрузки.
    3. Форс-мажорные – взрывы, сейсмоактивность, пожар, аварии.

    Для осуществления расчета стропильной системы принято рассчитывать предельные нагрузки, чтобы затем, исходя из подсчитанных величин, определить параметры элементов стропильной системы, способных выстоять против этих нагрузок.

    Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

        • Предел, при котором происходит разрушение конструкции. Максимально возможные нагрузки на прочность конструкции стропил должны быть меньше предельно допустимых.
        • Предельное состояние, при котором возникают прогибы и деформация. Возникающий прогиб системы при нагрузке должен быть менее предельно возможного.

      Для более простого расчета применяется только первый способ.

      Расчет снеговых нагрузок на крышу

      Формула расчета снеговой нагрузки: Ms = Q × Ks × Kc, где

      • Ms – снеговая нагрузка;
      • Q – масса снегового покрова, покрывающая 1м 2 плоской горизонтальной поверхности крыши.

      Последнее, зависит от территории и определяется по карте, для второго предельного состояния – расчет на прогиб (при расположении дома на стыке двух зон, выбирается снеговая нагрузка с большим значением).

      Для прочностного расчета по первому типу величина нагрузки выбирается соответственно району проживания по карте (первая цифра в указанной дроби – числитель), либо берется из таблицы №1:

      Расчетный вес снега на метр квадратный

      Первое значение в таблице измеряется в кПа, в скобках нужная переведенная величина в кг/м2.

      Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

          • Для крыш с крутыми склонами с углом более 60 градусов снеговые нагрузки не учитываются, Ks=0 (снег не скапливается на круто скатных крышах).
          • Для крыш с углом от 25 до 60, коэффициент берется 0,7.
          • Для остальных он равен 1.

        Kc – коэффициент ветрового сноса снега с крыш. При условии пологой крыши с углом ската 7-12 градусов в районах на карте со скоростью ветра 4 м/с, Kc принимается = 0.85. На карте отображено районирование по скорости ветра.

        Коэффициент сноса Kc не учитывается в районах с январской температурой теплее -5 градусов, так как на крыше образуется ледяная корка, и сдува снега не происходит. Не учитывается коэффициент и в случае закрытия здания от ветра более высокой соседней постройкой.

        Снег ложится неравномерно. Зачастую с подветренной стороны формируется так называемый снеговой мешок, особенно в местах стыков, изломов (ендова). Следовательно, если вы хотите прочную крышу, делайте шаг стропил минимальным в этом месте, также внимательно относитесь к рекомендациям производителей кровельного материала – снег может обломить свес, если он неправильных размеров.

        Напоминаем, что расчет, приведенный выше, предложен вашему вниманию в упрощенной форме. Для более надежного расчета советуем умножить результат на коэффициент надежности по нагрузке (для снеговой нагрузки = 1,4).

        Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

        С давлением снега разобрались, теперь перейдем к расчетам ветрового влияния.

        В независимости от угла ската, ветер сильно воздействует на крышу: крутоскатную кровлю старается сбросить, более плоскую кровлю – поднять с подветренной стороны.

        Для расчета нагрузки ветра во внимание принимают его горизонтальное направление, при этом он дует двунаправленно: на фасад и на крышной скат. В первом случае поток разбивается на несколько – часть уходит вниз к фундаменту, часть потока по касательной снизу вертикально давит на свес крыши, пытаясь ее поднять.

        Во втором случае, воздействуя на скаты крыши, ветер давит перпендикулярно скату, вдавливая его; также образуется завихрение по касательной с наветренной стороны, огибая конек и превращаясь в подъемную силу уже с подветренной стороны, в связи с разницей в давлении ветра с обеих сторон.

        Для подсчета усредненной ветровой нагрузки используют формулу: Mv = Wo x Kv x Kc x коэффициент прочности,

        где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте

        Kv — коэффициент поправки ветрового давления, зависящий от высоты здания и местности.

        Коэффициент поправки ветрового давления

        Kc – аэродинамический коэффициент, зависит от геометрии конструкции крыши и направления ветра. Значения отрицательные для подветренной стороны, положительные для наветренной

        Наветренная и подветренная стороны

        Таблица аэродинамических коэффициентов в зависимости от уклона кровли и отношения высоты здания к длине (для двускатной крыши)

        Аэродинамические коэффициенты - значения на kalk.pro

        Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1.

        Для упрощения расчета значение C проще взять максимальным, равным 0,8.

        Для более надежных результатов советуем умножить на коэффициент запаса прочности по ветровой нагрузке = 1,2.

        Расчет собственного веса кровли

        Для расчета постоянной нагрузки нужно рассчитать вес кровли на 1 м 2 , полученный вес нужно умножить на поправочный коэффициент 1,1 – такую нагрузку стропильная система должна выдерживать в течение всего срока эксплуатации.

        Вес кровли складывается из:

        • объем леса (м 3 ), используемого в качестве обрешетки, умножается на плотность дерева (500 кг/м 3 )
        • веса стропильной системы
        • вес 1м 2 кровельного материала
        • вес 1м 2 веса утеплителя
        • вес 1м 2 отделочного материала
        • вес 1м 2 гидроизоляции.

        Все эти параметры легко получить уточнив эти данные у продавца, либо посмотреть на этикетке основные характеристики: м 3 , м 2 , плотность, толщина, — произвести простые арифметические операции.

        Пример: для утеплителя плотностью в 35 кг/м 3 , упакованного рулоном толщиной 10 см или 0,1 м, длиной 10м и шириной 1.2 м, вес 1 м 2 будет равен (0.1 х 1.2 х 10) х 35 / (0.1 х 1.2) = 3.5 кг/м 2 . Вес остальных материалов можно рассчитать по тому же принципу, только не забывайте сантиметры в метры переводить.

        Вес элементов крыши

        Чаще всего нагрузка кровли на 1 м 2 не превышает 50 кг, поэтому при расчетах закладывают именно эту величину помноженную на 1.1, т.е. используют 55 кг/м 2 , которая сама по себе взята запасом.

        Стропила крыши.

        Одной из неотъемлемых частей крыши являются стропила. Вся стропильная конструкция служит основой скатной крыши. Балки перекрытия и стропила должны выдерживать массу кровельного покрытия и легко выдерживать снеговую и ветровую нагрузку.

        В основном большинство элементов стропильной системы изготавливаются из дерева, влажность которых составляет до 20 процентов.

        Эта статья поможет правильно произвести расчет для системы стропила и пояснит все тонкости монтажных работ.

        стропила

        Расчет стропильной системы.

        Стропила по сути своей являются несущей конструкцией крыши скатного типа. Они выполнены из стропильных ног, расположенных под определенным уклоном, а также вертикальных и наклонных подкосов.

        Нагрузки на стропильную систему могут быть постоянными и временными. К первым относят всю массу кровельной конструкции. Ко вторым относят такие явления, как выход на крышу людей, ветровая и снежная нагрузки или сейсмические воздействия.

        Показатели нагрузки на кровельную систему необходимо рассчитывать следующим образом:

        — показатели снежной нагрузки определяются умножением расчетного веса снежной поверхности на один метр квадратный горизонтальной поверхности и коэффициента перехода снежного покрова на снеговую нагрузку на крышу.

        — средний показатель ветровой нагрузки определяется умножением показателя ветровой нагрузки, который характерен для определенной местности и коэффициента, который учитывает изменение ветра по высоте.

        Виды стропильных конструкций скатной крыши.

        По своему типу стропила можно разделить на наслонные и висячие. Главной фигурой в стропильной конструкции является треугольник, поскольку именно такая форма обеспечивает наибольшую жесткость.

        Особенности наслонных стропил:

        — концы такой разновидности стропил опираются на стену здания, их середину при этом поддерживают дополнительные промежуточные опоры,

        — наслонные стропила монтируются в зданиях, где имеется несущая средняя стена или промежуточные опоры,

        — промежуток между опорами не должен превышать 6,5 метров. Если возвести дополнительные опоры, то расстояние может увеличиваться до 12-15 метров,

        — если здание построено из цилиндрического бревна, стропила опираются на верхние венцы, а в каркасных домах применяют верхнюю обвязку. В том случае, когда сооружение построено из кирпича или блоков, опорой для стропил служит мауэрлат,

        — при одинаковых размерах дома, крыша с использованием наслонных стропил будет легче.

        Особенности висячих стропильных конструкций:

        -их концы опираются только на стены дома или мауэрлат, при этом не используются промежуточные опоры,

        -этот вид стропильной конструкции используют в зданиях, которые имеют легкие стены,

        -при установке этого типа, стропильные ноги функционируют на изгиб и сжатие, а в целом вся конструкция создает распирающую горизонтальную нагрузку на стены сооружения,

        -чтобы эта нагрузка была меньше, применяют деревянную или металлическую затяжку, которая соединяет между собой стропильные ноги. Ее устанавливают у основания стропильных ног и выше. Следует учитывать, что чем выше она располагается, тем прочнее и надежнее ее соединение со стропильной конструкцией,

        -если длина пролета превышает 8 метров, устанавливают стойку с подкосами.

        Основное преимущество висячих стропил — это способность перекрытия пролетов больших размеров.

        Если вы устраиваете стропильную конструкцию над несколькими пролетами, то можно применять по очередности висячие и наслонные стропила. Например, где нет промежуточных опор-висячие, а где таковые имеются- наслонные.

        Все составляющие стропильной конструкции должны упираться не на стены здания, а на опорные бруски, которые называются мауэрлатами.

        В деревянных зданиях, возводимых из бруса или бревна, в виде его выступает верхний венец дома.

        В кирпичных сооружениях-это брусок, который устанавливается заподлицо к внутренней поверхности стены. Между кирпичом и маэрлатом в обязательном порядке прокладывают гидроизоляционный слой.

        Мауэрлат устанавливают по всей длине здания или подкладывают лишь под стропила.

        Установка стропильной конструкции.

        стропила

        В зависимости от конструкции кровли, установка стропил происходит по разным технологиям. Стропильная конструкция крепится гвоздями, шурупами, болтами, хомутами и скобами.

        Те части стропил, которые непосредственно соприкасаются с кирпичом или блоком, обязательно защищают от процессов гниения, прокладывая рулонные материалы, в основе которых имеется битум. Кроме этого, все составляющие деревянной стропильной конструкции пропитывают специальным огнеупорным и биозащитным составом.

        Мауэрлат крепится к стенам с помощью анкеров. Ноги стропил опирают на мауэрлат и притягивают скрученной проволокой, чей диаметр составляет 6 миллиметров.

        Если вы возводите стропила для кровли самостоятельно, то вначале устанавливаются крайние стропильные пары, а затем при помощи шнура проверяют их грани на параллельность.

        Далее следует натянуть шнур по коньку крыши и установить по нему промежуточные стропильные пары и тщательно их выровнять.

        Если стропила попадают на место дымохода, окна или системы вентиляции, то разрешается вырезать из него необходимого отрезка.

        Главное при этом, чтобы расстояние между дымоходом и стропилом было не менее 13 сантиметров.

        Стропила являются одним из наиболее важных элементов конструкции скатной крыши, поэтому следует тщательно и серьезно производить их расчет и монтаж.

        Как говорилось выше, стропильные конструкции чаще всего изготавливаются из дерева, поэтому во избежание неприятных нюансов, все элементы следует тщательно обработать специальным составом, обладающим защитными свойствами. Поскольку стропила являются неотъемлемой и одной из основных составляющих скатной крыши, следует учитывать все нагрузки, которые будут на них оказываться. Это и сам вес кровельного покрытия, и снежные завалы, и порывы ветра, и возможные сейсмические воздействия. Безусловно, устанавливать их нужно надежно и прочно, но также следует учитывать некоторые особенности определенного региона и при необходимости устанавливать дополнительные укрепительные конструкции.

        стропила

        Расчет следует производить по строго отведенным правилам и нормам, а лучше доверить его профессионалам, которые сделают его, учитывая все особенности строения и местности.

        Монтаж стропил можно произвести самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Главное, чтобы расчет был точный.

        Между собой все элементы стропильной конструкции соединяются металлическими креплениями, в отверстия которых вкручиваются шурупы или забиваются гвозди.

        Не стоит забывать, что от правильной установки стропил зависит надежность и долговечность вашей крыши, поскольку основная нагрузка направляется именно на них. Во избежание чрезвычайных происшествий или обвала крыши, следует производить монтаж стропильной системы строго по правилам. Не стоит забывать и о защитных составах, которыми должны обработаться все элементы.

        Читайте также  Панно “старая рига”
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector