Пример расчета стропильной системы: Примеры расчета стропил и обрешетки

Содержание

правила и примеры. Как сделать расчет стропильной системы

Крыша и коробка дома являются двумя взаимодополняющими конструкциями, которые отвечают за прочность, надежность и долговечность здания. Строительство крыши немыслимо без возведения стропильной системы – каркаса из досок и брусьев, на котором закреплены слои кровельного пирога. Чтобы построить прочную крышу, надо правильно рассчитать стропильную систему и подобрать подходящие для нее элементы. Именно это и вызывает большинство сложностей при возведении дома. В этой статье мы постарались затронуть все нюансы, связанные с этой задачей.

Виды нагрузок

Стропильный каркас отвечает за жесткость крыши и равномерно распределяет нагрузку пирога по внешним и внутренним опорам. От правильного расчета зависит прочность и надежность кровли, а также ее способность сопротивляться различным воздействиям. Воздействий этих довольно много, начиная от веса всех материалов, уложенных на стропила, заканчивая внешними факторами.

Для расчета стропильной системы крыши следует учитывать все нагрузки, оказываемые на конструкцию. Только после этого можно найти оптимальные параметры и подобрать элементы, способные выдерживать суммарные воздействия этих нагрузок. Но следует брать во внимание, что схема расчетов каждый раз получается «идеализированной». Это значит, что крыша испытывает равномерно распределенную нагрузку, а на самом деле все происходит совсем не так – где-то снега нападало больше, с какой-то стороны ветер дует сильнее и т.д.

Нагрузки на стропильную систему:

  1. Переменные – снег, ветер, град и другие погодные явления.
  2. Регулярные – вес кровельных материалов и оборудования, установленного на крыше.
  3. Нетипичные (особые) – ураганные ветры, сейсмические толчки.

Все расчеты нагрузок описаны в соответствующих СНиП, поэтому в процессе работы следует постоянно сверяться с утвержденной документацией. То же самое касается определение оптимального угла наклона кровли, шага стропил и выбора материалов. После составления подробной схемы с учетом всех требуемых параметров можно сделать корректировку и приступать к монтажу.

Нагрузка ветра и снега

Ветровая нагрузка может серьезно навредить неправильно сконструированной крыше. То же самое касается большого количества снега, скопившегося на поверхности. Избежать неприятностей поможет верно подобранный угол наклона скатов.

Чтобы определить степень снеговой нагрузки в горизонтальной проекции, воспользуйтесь следующей формулой: S=Sg* µ.

Sg – вес снега на 1 м² площади, а µ — коэффициент зависимости от угла наклона. Так, для крыш с уклоном менее 25° он будет составлять 1,0, для крыш с уклоном от 25° до 60°коэффициент будет равен 0,7, а для очень крутых скатов больше 60° вообще можно не учитывать снеговую нагрузку – снег на такой поверхности просто не сможет удержаться.

Для нахождения ветровой нагрузки используйте другую формулу: W=Wₒ*k.

Wₒ здесь является нормативным значением, которое можно подобрать в зависимости от ветрового района (указано в СНиП), а k – это коэффициент, определяющий зависимость силы ветра от высоты дома и его месторасположения.

Проследить эту зависимость можно по таблице ниже:

Если угол наклона кровли составляет больше 30°, в расчет стропильной системы следует внести поправку на ветер. Также для расчета нужно знать постоянное направление ветра в местности, где строится дом.

Ветер в зависимости от угла наклона крыши будет стремится либо приподнять ее, либо опрокинуть, так что в обоих случаях крепить стропила к опорному брусу следует очень прочно. Способы монтажа также будут отличаться в зависимости от воздействия ветра. Но что можно с уверенностью сказать, так чем крыша тяжелее, тем лучше – с тяжелой конструкцией ветер будет не в состоянии справиться.

Приведем пример расчета снеговой и ветровой нагрузки на крышу дома, строящегося в средней полосе России, скажем, в Подмосковье. Следовательно, чтобы посмотреть расчетные значения, понадобится СНиП 2.01.07-85 о «Нагрузках и воздействиях». Угол наклона скатов составляет 22°. Поскольку дом находится в третьем снеговом регионе, расчетная нагрузка для него будет составлять 180 кг/м², а коэффициент зависимости – 1,0.

Умножаем друг на друга эти два значения и получаем снеговую нагрузку в 180 кг/м². Если коэффициент скатной кровли будет меньше, скажем, 0,7, то и нагрузка уменьшится до 126 кг/м².

Важный момент: В случае образования снежного сугроба на крыше нагрузка увеличивается до 400-500 кг/м².

Что касается ветровой нагрузки для нашего дома в Подмосковье, то для этого региона она составляет 32 кг/м².Допустим, площадь дома 10 м², тогда вычислить степень воздействия ветра очень просто: 32*0,65=20,8 кг/м².

Нагрузка крыши

Рассчитывать стропильную систему крыши нужно с учетом всех материалов, которые вы будете укладывать на нее: гидроизоляцию, утеплитель, элементы вентиляционной системы, кровельный материал, оборудование и т.д. Выбор кровельного материала зависит от угла наклона скатов и напрямую влияет на требования к прочности составляющих стропильной системы.

Вес распространенных кровельных материалов на 1 м²:

  • керамочерепица – 35-50 кг;
  • цементная черепица – 40-50 кг;
  • шифер – 10-15 кг;
  • битумная черепица – 8-12 кг;
  • битумный шифер – 4-6 кг;
  • профнастил и металлочерепица – 4-5 кг.

Черновой настил для слоев кровельного пирога весит от 18 до 20 кг/ м², обрешетка – от 8 до 10 кг/ м², а вся стропильная система дает нагрузку от 15 до 20 кг/ м². Суммируйте все эти данные и вы поймете, что на стены дома и фундамент крыша оказывает нешуточное давление. К слову, если дом построен на облегченном фундаменте или имеет некрепкие стены, то о крыше, покрытой, например, керамической или цементной черепицей не может быть и речи.

Полезный совет: Многие продавцы кровельных материалов делают акцент на легкости изделий, дескать, это позволит сэкономить на стропильной системе, построив ее из более тонких и дешевых элементов. Но мы с вами уже знаем, что чем крыша тяжелее, тем сложнее ветру ее опрокинуть или оторвать, поэтому не стоит слепо верить подобным доводам.

Сечение стропил

Как вы уже поняли, выбирать сечение (толщину) стропил следует в зависимости от нагрузки на крышу, точнее, суммы всех перечисленных выше нагрузок. При строительстве двускатной или четырехскатной кровли используется множество различных элементов. Длина стандартных стропил может варьироваться от 4,5 до 6 м. При необходимости их можно укоротить или нарастить.

Прежде чем выбрать сечение бруса, нужно знать длину стропил, шаг их установки и нагрузку на них. В таблице ниже приведены необходимые данные для расчета кровельной системы. Однако эти значения подходят лишь для Московской области и учитывают климатические особенности именно этого региона.

Но «скелет» крыши состоит не только из стропил – в нем есть опорный брус (мауэрлат), подкосы, ригели и много других элементов. Ниже представлены рекомендуемые сечения для каждого из них:

  • мауэрлат самый мощный элемент системы, поэтому для него нужно большое сечение в 100х100 мм, 100х150 мм или 150х150 мм;
  • прогоны также выполняют поддерживающую функцию и должны быть прочными – 100х100 мм, 100х150 мм либо 100х200 мм;
  • ендовы и диагональные стропильные ноги – 100х200 мм;
  • подкосы и ригели – 100х150 мм или 150х150 мм;
  • подшивочные доски – 25х100 мм;
  • затяжки – 50х150 мм.

Когда выбрана длина, толщина и шаг расположения стропил, можно определить их количество. Делать это нужно, ориентируясь на длину дома. В процессе проектирования также надо делать расчет на прогиб, соотнося нагрузку на стропила и возможный прогиб деревянных элементов под ней. Для стропильной системы мансардной крыши прогиб не будет превышать 1/250 часть от длины сегмента, на который оказывается давление.

Иными словами, пятиметровые стропила прогнутся максимум на 2 см. При увеличении длины или нагрузки крыша может деформироваться.

Рекомендации для выбора брусьев на стропила:

  1. На 1 погонном метре материала не должно быть больше 3 сучков длиной до 3 см (если сучок больше, то стропило будет слабым).
  2. Допустимо присутствие несквозных трещин, но только если они не превышают половины длины всего бруса.
  3. Древесина должна быть хорошо просушенной. Допустимый уровень влажности брусьев составляет 18% и меньше. Если построить стропильную систему из сырых элементов, очень скоро она деформируется.

Полезный совет: Перед монтажом конструкции стропильной системы обязательно обработайте каждый деревянный элемент антисептическим и антипиренным средством. Делать это надо до установки, а не после.

Расчет стропильной системы

Расчет стропильной системы будет зависеть, в первую очередь, от конструктивных особенностей крыши и ее типа: односкатная, двускатная, вальмовая и т.д. В этой главе мы рассмотрим особенности расчета для самых распространенных видов крыш.

Односкатная крыша

Односкатная крыша очень проста в исполнении и сделать для нее расчет стропил не составит особого труда. Однако самым большим недостатком такой конструкции является ее сильная подверженность снеговым и ветровым нагрузкам. На большой пологой площади будет постоянно собираться много снега, поэтому стропильная система должна быть достаточно мощной. Особенно это касается тех случаев, если вы не сможете регулярно чистить крышу. Быть может, в подобной ситуации стоит задуматься о выборе другого вида крыши, например, самой простой двускатной.  Небольшой угол наклона односкатной крыши требует не только мощного каркаса, но также использования усиленной гидроизоляции из-за высокого риска возникновения протечек.

Чтобы сделать расчет стропильной системы односкатной крыши, сперва нужно задать угол наклона (от чего он зависит, мы уже выяснили в предыдущей главе). Для создания необходимого уклона следует организовать правильный перепад по высоте – расположить опоры соответствующей высоты.

Длина перекрываемого пролета определяет сложность стропильной системы:

  1. Для перекрытия небольшой длины можно использовать только стропильные ноги.
  2. При длине пролета от 4,5 до 6 м необходимо установить подкосы в нижней части ската.
  3. Чтобы закрыть пролет длиннее 6,5 м, понадобятся вертикальные стойки – они не дадут крыше прогнуться под нагрузками.

Приведем пример расчета каркаса односкатной крыши для гаража площадью 4х5 м с уклоном 25°. Сначала надо узнать высоту крыши, чтобы понять, настолько поднимать одну из несущих стен гаража. Для этого умножим тангенс уклона на длину боковой стены: tg25*5=2.35 м.

Чтобы найти длину стропильной ноги, делим высоту крыши на синус уклона и к полученному результату прибавляем двойную длину свеса: 2,35/sin25+2*0,5=6,6 м.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Двускатная крыша пользуется популярностью на протяжении тысячелетий, и даже сегодня при обилии дизайнерских решений многие предпочитают этот классический вариант. Объяснить это можно не только эстетической привлекательностью, но также простотой возведения и практичностью конструкции.

Уклон стропильной системы двухскатной крыши может варьироваться от 5° до 90° в зависимости от климатической зоны и регулярных нагрузок. Конечно, дизайнерские предпочтения здесь также играют не последнюю роль. Если вы строите дом в благоприятной климатической зоне, где нет сильных ветров и снегопадов, но хотите украсить жилище остроконечной крышей, никто не может запретить вам это сделать. Самым распространенным вариантом являются крыши с уклоном от 35° до 45°. Они не загораживают обзор, лаконично вписывают дом в природный ландшафт и оставляют достаточно свободного пространства на чердаке.

Устройство стропильной системы такой кровли отличается в плане использования опоры для стропил. Они могут быть висячими или наслонными. Первые используют в тех случаях, если расстояние между опорами не превышает 6-6,5 м. Наслонные элементы актуальны для сооружений, в которых есть несущая центральная стена или внутренние столбчатые опоры.

После определения суммированной нагрузки на 1 м² системы (ветер, снег, вес кровельного пирога и т.д.), можно определить сечение стропил. Чтобы облегчить задачу, разбейте крышу на несколько геометрических фигур, например, на 2 трапеции скатов. Вычислите нагрузку для каждого из них и сложите результаты. Тот же принцип можно использовать для расчета стропильной системы четырехскатной крыши.

Четырехскатная крыша

Конструкции четырехскатных крыш бывают нескольких видов, но самыми популярными являются шатровые и вальмовые. Шатровые крыши состоят из 4 треугольников, верхние углы которых сводятся в один коньковый узел. Кровли вальмового типа представляют собой 2 трапеции, соединенных коньковой балкой по верхним граням и 2 треугольника по бокам. Есть также ломаные кровли со сложным строением, но рассчитать для них стропильный каркас можно только при наличии большого опыта и квалификации.

Вальмовая кровля лучше всего подходит для жилых домов, поскольку позволяет создать довольно просторное чердачное помещение. Его можно утеплить и превратить в жилую комнату: спальню, кабинет или мастерскую. Однако расчет вальмовой стропильной системы требует терпения и времени.

Специальные таблицы существенно облегчают задачу. Так, на изображении ниже показаны коэффициенты зависимости длины угловых и промежуточных стропил от угла наклона скатов.

При помощи таблиц зависимости сечения, ветровой нагрузки, массы кровельного материала можно довольно быстро собрать всю необходимую информацию для вашего проекта. Геометрические параметры и площадь крыши измеряются квадратными метрами.

Если вы не имеете опыта или не уверены в своих математических способностях, лучше воспользоваться онлайн калькулятором или одной из специальных программ для расчета стропильной системы. В последнем случае вам надо лишь ввести нужные данные, а программа сделает все вычисления и сгенерирует результат. Ошибки таким образом сводятся к минимуму. Ниже вы найдете видео о расчете стропильной системы с помощью одной из таких программ:

Высота крыши (h) и дистанция между центром основания и ближайшим ее краем (b\2) соответствует тангенсу уклона (tg α). Так, зная угол наклона ската, можно найти высоту по формуле: h=(b*tg α)\2.

Зная косинус угла наклона, можно найти и длину боковых стропил (e): e=b\(2 cos α).

Для нахождения длины вальмовых стропил (d) пригодится теорема Пифагора:

Учитывайте, что диагональные стропила длиннее обычных и на них будут опираться более короткие элементы, поэтому важно обеспечить их прочность и жесткость. Это можно сделать, выбрав более твердую древесину и проведя правильное наращивание брусьев при необходимости.

Расчеты и проектирование являются колоссально трудоемкой и ответственной задачей, будь то стропильная система двухскатной простой крыши, вальмовой или шатровой. Чтобы правильно выполнить задачу, необходимо четко понимать, для чего нужен каждый элемент и как «чувствует» себя крыша в процессе эксплуатации. Если вы сомневаетесь, что справитесь, лучше потренироваться на создании стропил для гаража или беседки, а потом переходить к жилому дому. Также можно воспользоваться услугами специалистов – экономить на строительстве можно, но только не за счет проектирования. Чтобы облегчить вам задачу, мы подготовили несколько схем стропильных систем.

Стропильная система: фото

Расчет стропильной системы двухскатной крыши: примеры, нюансы, советы

Большая часть строительства уже позади, и ваш будущий дом радует крепким фундаментом и ровными стенами? Самое время приступать к строительству крыши, которая будет защищать ваш домашний уют от сырости и непогоды. Но первое, что нужно сделать – спроектировать и рассчитать всю конструкцию до самой последней детали.

Помните, что на высоте все работы проходят сложнее, а потому лучше ничего не переделывать. Тем более, что сам расчет стропильной системы двухскатной крыши не сложен – сейчас в этом вы убедитесь сами! К слову, двускатную крыше еще называют щипцовой.

Итак, вот основные элементы такого каркаса:

  • Мауэрлат – это фундамент кровли, обычно представленный горизонтальным брусом, на который и опираются стропила.
  • Коньковый брус.
  • Наклонные балки и стропила.
  • Вертикальные стойки.
  • Обрешетка и дополнительные детали, придающие необходимой жесткости каркасу.

Ничего сложного – двускатная крыша как раз этим и радует:

Проект стандартной двускатной стропильной системы представляет собой две наклонные плоскости прямоугольной формы и ровные вертикальные торцы по бокам, называемые фронтонами. Такая крыша – одна из самых простых конструкций, со строительством которой успешно справляются даже малоопытные специалисты.

А вот ломаная двускатная крыша имеет уже другую архитектуру. Здесь верхняя более пологая крыша обычно строится с углом наклона 30°, а нижняя крутая – с наклоном 60°.

Ломаная двускатная крыша хороша тем, что на ней почти не задерживается снег и наледь, а вот мансардное помещение оказываются куда удобнее и уютнее. Причем в нижней плоскости такой крыши рационально делать мансардные окна, которые на более пологих плоскостях обычно становятся проблемой протечек и сырости – на них дольше задерживается дождевая вода.

Отметим, что ломаная стропильная система один из самых лучших вариантов для зданий шириной 6-8 м. Причем ломаный профиль вам будет легче собрать – для этого нужно всего лишь смонтировать прямо на земле нужные узлы, а все стойки и стропила просто обрезаем по шаблону:

Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.

Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:

Рассчитываем угол наклона скатов

Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° — это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.

Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.

Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:

Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.

Определяемся с видом стропил

У двускатной крыши их всего два.

Висячие стропила

Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.

Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:

  • Монтажные работы такой крыши довольно просты.
  • Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
  • У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.

А еще висячие стропила не рекомендуются в регионах высокой ветровой нагрузки.

Наслонные стропила

Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.

Распределяем нагрузку стропил

А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.

Вес стропильной системы и кровельного покрытия

Рассчитываем все по таким таблицам:

В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.

Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.

А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.

А узнать ветровую и снеговую нагрузку вашей местности не сложно при помощи таких карт:

Ветровая нагрузка

Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.

Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.

Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.

Снеговая нагрузка

Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.

Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!

Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).

Естественно, собственноручно начертить всю стропильную систему, как в официальной проектной документации, довольно сложно, если только у вас не образование архитектора. Но вполне достаточно обладать теми теоритическими знаниями, которые вам дает эта статья и хотя бы сделать наброску, чтобы можно было уже закупать строительный материал. И можно пойти еще одним путем – использовать современные 3D программы. С такими, как «Автокад» и «3D Max» разобраться будет сложно, но вот в «Аркон» все необходимые расчеты и эскизы сделать легко.

Также, если у вас все еще остались вопросы, на нашем сайте вы всегда найдете специальные онлайн-калькуляторы, которые быстро выполнят все необходимые расчеты.

Основные принципы расчёта стропильной системы

Расчет стропильной системы – важнейший этап проектирования крыши. Погрешности в расчетах могут стать причиной недостаточной прочности конструкций, в результате чего кровля в процессе эксплуатации деформируется или разрушится.

Подготовительный этап

Прежде чем приступать к расчету будущей стропильной системы, важно определиться с конфигурацией кровли и выбрать материал, из которого она будет выполнена. Определяя постоянные нагрузки, которые будут воздействовать на сам кровельный каркас и передаваться на стены и фундамент, следует подсчитать вес:

  • деревянных элементов каркаса;
  • кровельного покрытия;
  • тепло-, гидро- и пароизоляционных материалов;
  • внутренней обшивки крыши.

Общий вес деревянных стропил, прогонов, подкосов, стоек и других элементов односкатной, шатровой, ломаной, вальмовой или любой другой крыши зависит не только от сечения пиломатериала, но и от таких параметров, как плотность и влажность древесины. Обрезной пиломатериал (желательно хвойных пород) должен иметь влажность до 18%. Воспользовавшись справочными данными можно подсчитать общий вес конструкций после предварительного расчета шага установки и сечения стропил.

Расчетная нагрузка определяется с учетом воздействия на кровлю внешних факторов. К ним относятся атмосферные явления (снеговая и ветровая нагрузка), работы по очистке или ремонту кровли (крыша должна выдерживать вес человека). Степень атмосферного воздействия зависит от климатических особенностей местности и угла наклона кровли.

Методика, по которой ведется расчет нагрузок, предусматривает использование данных, указанных в соответствующих СНиП. Используя таблицы, можно выбрать оптимальный угол наклона скатов кровли в зависимости от выбранного кровельного материала и предполагаемых снеговых и ветровых нагрузок. Данный параметр позволяет вычислить необходимые размеры стропильных ног и шаг их установки. Подробная схема каркаса поможет скорректировать те или иные параметры: к примеру, можно подогнать шаг стропил к ширине утеплителя для крыши.

Конфигурация и размеры стропил должны быть зафиксированы в проекте кровельной конструкции. Если в ходе строительства принимается решение заменить указанный в проекте кровельный материал более тяжелым, необходимо выполнить перерасчет стропильной системы, добавить элементы, повышающие прочность каркаса.

Принципы расчёта стропильной системы

Расчёт стропильной системы обычно рассматривается на примере односкатной или двухскатной крыши. Каркас двухскатной крыши должен быть жестким и равномерно распределять нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Просуммировав постоянные и дополнительные (временные) нагрузки, в полученный расчет необходимо внести поправочный коэффициент. Повысить прочность стропильной системы на 10% позволит коэффициент 1,1. Дополнительную прочность в размере 40% придаст коэффициент 1,4.

Выполняя расчёт каркаса двухскатной кровли, важно учитывать взаимосвязь между сечением стропил и шагом их установки. Взаимозависимость также существует между углом наклона ската и кровельным материалом: расчет угла ската может выполняться в соответствии с весом и особенностями монтажа выбранного кровельного материала, и наоборот – тип покрытия крыши подбирается исходя из степени наклона скатов. Для изготовления стропильных ног при возведении двухскатной крыши обычно используется доска или брус сечением от 40×150 мм до 100×250 мм, при этом доска толщиной 40 мм может применяться лишь для легких хозяйственных построек.

Величина удельной нагрузки на погонный метр стропильной ноги зависит от величины промежутка между стропилами и общей нагрузки на поверхность кровли.

Разработка проекта двухскатной крыши может выполняться на основании таблиц из справочников, где приводятся размеры стропил, рассчитанные на основании средних и удельных величин уклонов, нагрузок и других параметров. Важно учитывать климатические условия и использовать поправочные коэффициенты.

На выбор сечения стропил влияет и тип стропильной системы, выбранный для монтажа двухскатной кровли. Это наслонные или висячие стропила. Наслонные стропила, опирающиеся на коньковый прогон, установленный на стойках, работают на изгиб. Стропильные ноги висячих ферм – на изгиб и сжатие, при этом передавая на стены распирающую нагрузку. Чтобы обеспечить жесткость висячей фермы и снять нагрузку на распор, устанавливаются затяжки – перемычки, связывающие стропильные ноги двухскатной конструкции.

Наличие и расположение мансардных окон, дымоходов и вентиляционных труб рекомендуется предусмотреть на этапе проектирования крыши. В противном случае перед монтажом данных элементов потребуется выполнить перерасчет стропильной системы и продумать меры по ее усилению.

Особенности расчёта односкатной конструкции

Расчет стропильной системы при строительстве односкатной крыши относится к наиболее простым. В первую очередь следует определить подходящий угол наклона деревянной односкатной крыши, при этом:

  • угол наклона до 30° повысит снеговую нагрузку на стропильную систему и потребует регулярной очистки снега;
  • крыша со скатом более 60° отличается повышенной парусностью и подвергается высоким ветровым нагрузкам.

Чтобы угол ската односкатной крыши соответствовал расчетному, следует обеспечить необходимый перепад высот противоположных стен. Расчет сечения и шага установки стропил односкатной крыши выполняется в зависимости от веса кровельного материала. Сложность конструкции и использование дополнительных элементов зависит от длины пролета, который необходимо перекрыть при возведении односкатной кровли. Если пролет не превышает 4,5 метров, установка подкосов не требуется, в остальных случаях строительство односкатной крыши связано с монтажом опорных конструкций под стропильную ногу, чтобы избежать ее изгиба под нагрузками.

Оптимальные параметры шатровой крыши

Особенностью шатровой кровли является наличие скатов треугольной формы – вальм. В отличие от классической вальмовой, диагональные стропила шатровой крыши верхней частью крепятся друг к другу, образуя единый узел в самой верхней точке. Устройство шатровой конструкции выполняется на домах со стенами одинаковой ширины. Это во многом определяет принципы расчета такой стропильной системы.

Исходя из длины стены и угла наклона ската шатровой системы (оптимальное значение – 30-40°) можно вычислить высоту конька. Затем вычисляется длина диагональных стропил, к которой следует прибавить величину карнизного свеса шатровой крыши. Полученная длина стропильной ноги дает возможность рассчитать параметры нижней части ската и определить площадь шатровой кровли. Данный способ позволяет узнать, сколько материала потребуется для строительства шатровой кровельной системы.

Специфика возведения вальмовой крыши

Расчёт стропильной системы при обустройстве вальмовой крыши имеет свои особенности. Важно правильно выполнить расчет угла наклона и сечения диагональных стропил, которые образуют треугольные скаты на торцах вальмовой кровли. Надежность вальмовой стропильной системы во многом зависит от несущей способности накосных стропил.

Схема вальмовой крыши может подразумевать применение наслонных или висячих стропил, либо их сочетания. Расчет таких элементов вальмовой кровли, как подкосы, затяжки, шпренгели выполняются исходя из нагрузок, которые будет испытывать стропильная система. После предварительного расчета сечений и длины всех деталей каркаса вальмовой кровли важно сделать перерасчет с учетом веса используемого материала.

Устройство ломаной крыши

Проект ломаной крыши должен отражать особенности ее стропильной системы – форму кровли, геометрические параметры, углы наклона скатов. Надежность ломаной крыши во многом зависит от несущей способности опорного каркаса, к стойкам которого выполняется крепление нижних стропил ломаной конструкции. На этот же каркас устанавливаются стропильные фермы, образующие верхнюю часть ломаной кровли.

Затяжки скрепляют стропильные ноги ломаной кровли. Кроме того, затяжки выполняют функцию основы для монтажа потолка мансарды ломаной крыши. Расчет элементов ломаной кровли выполняется с учетом вида кровельного материала и угла наклона нижних и верхних стропил.

Строительство навеса

Возведение навеса позволяет обустроить летнюю кухню, веранду у дома, беседку или площадку для барбекю. Стропильную систему отдельно стоящего или примыкающего к зданию навеса чаще всего выполняют из дерева, но возможно и применение металла, особенно в сочетании с поликарбонатом. Выбор материала зависит от назначения навеса и условий его эксплуатации.

Расчет сечения опор для навеса ведется с учетом нагрузок, в первую очередь атмосферных. Чаще всего конструкция навеса представляет собой кровельный скат, установленный на опорах различной высоты. Если стропила навеса должны перекрыть пролет более 4,5 метров, необходим монтаж дополнительных опор. Верхний край навеса может монтироваться к стене здания. В этом случае схема крепления балки для опоры стропил навеса может быть различной: балка монтируется непосредственно к стене, либо примыкает к ней, уложенная на вертикальные стойки.

Расчёт стропильной системы двухскатной крыши. – Remontask.ru – ремонт в вопросах и ответах

Грамотный расчёт стропильной системы двухскатной крыши – обязательное условие для обеспечения 100% надежности и долговечности дома в целом.

Любая непосильная нагрузка или неравномерное распределение веса кровли могут стать причиной повреждения или даже разрушения здания.
Каждый проект дома предусматривает индивидуальный план организации всей крыши на основе строительных норм и особенностей конкретного дома.

В первую очередь определяют уклон скатов, поскольку, скажем, в случае минимальных углов, 10–15° или наоборот при уклоне более 45°, действуют некоторые ограничения на выбор кровельного материала. Стропильная система практически проектируется на уже выбранное покрытие.

Хотя с увеличением уклона материальные затраты растут, при этом также улучшаются эксплуатационные характеристики – «крутая» крыша может сама очищаться от снега.
Еще одним ограничителем наклона являются природные явления. Особой точности требует связанный с ними учет параметров крыши, например, снеговые и ветровые действия.

Далее приступают к определению общего веса пирога для кровли, который включает обрешетку, утепление, а также кровельное покрытие.
После определения веса пирога кровли, определяют значение снеговой и ветровой нагрузки. Далее расчитывают стропильную систему на прочность и прогиб.
Заключительным этапом является расчёт пиломатериалов и подготовка инструкции по креплению кровли. Для примера приведем расчёт стропильной системы двухскатной крыши из записи сообщества построим свой дом .
Пример расчёта:
Требуется рассчитать стропильную систему крыши для дома, в Псковской области.
Расстояние между центрами опирания стропил на мауэрлат – L = 6 м.
Стропила из деревянных балок сечением 15×5 см , с шагом Ш= 1,2 м.
Угол наклона кровли a=45°.
допустимый прогиб 1/200
Нагрузки, действующие на крышу.
1. Снеговые нагрузки.
2. Ветровые нагрузки.
3. Вес кровельного материала
4. Вес обрешётки и стропил.
1. Снеговые нагрузки.
Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:
S=µ×Sg
где,
S – искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
Sg – нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
µ – коэффициент, зависящий от угла наклона крыши α, безразмерная величина.
µ = 1; при α ≤ 30°,
µ = 0,0333×(60-α) ; при 30° 30°, то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.
Если угол α 30°).
Чем тяжелее крыша, тем она более устойчива против ветровой нагрузки.
По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Псковская область относится к первому ветровому району Wo= 23 кг/м²
коэффициент K= 0,75
Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8
Wm= 23×0,75×0,8 = 13,8 кг/м².
3. Вес кровельного материала.
Различные виды кровли имеют следующий вес:
1. Шифер – 19 кг/м² ( 8-ми волновый шифер, при толщине 5,8 мм и укладке с нахлестом 25см и смещением на 1,5 волны;
2. Металлочерепица, профнастил – 4 – 5 кг/м²;
3. Ондулин – 4 – 6 кг/м²;
4. Битумная черепица 8 – 12 кг/м²;
5. Керамическая черепица 35 – 50кг/м²;
4. Вес обрешётки и стропил.
Вес обрешётки = 510 кг/м³×0,1м×0,05м×3шт/1м² = 7,65 кг/м²;
Вес стропил = 510 кг/м³×0,15м×0,05м/1,2м² = 3,2 кг/м²
Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании шифера:
Снеговые нагрузки – 89,1 кг/м²
Ветровые нагрузки – 13,8 кг/м²
Вес кровельного материала – 19 кг/м²
Вес обрешётки – 7,7 кг/м²
см запись расчет обрешетки –
Вес стропил – 3,2 кг/м²
Итого: q расч = 132,8 кг/м²
Проекция распределенной нагрузки на ось перпендикулярную стропильной ноге q=q расч×cosa= 132,8×0,707= 93,9 кг/м²
M_max=(q×Ш×(L/2)²)/8=(93,9×1,2×3²)/8=125,82 кгс∙м=12582 кгс∙см
определяем требуемый момент сопротивления деревянной стропильной ноги
Wтреб = Мmax / R,
где R -расчетное сопротивление древесины хвойных пород на изгиб
R = 14 МПа = 142,71 кгс/см²
Wтреб = 12582 / 142,71 = 88,2 см³
Wбалки ≥ Wтреб
Wбалки = b x h² / 6 = 5×15²/6= 187,5 см³ ≥ 88,2см³
Условие выполняется. -8 = 0,0084 м или 0,84 см.
допустимый прогиб
f доп=L/200=300/200=1,5см≥0,84см
Условие по прогибу выполняется.
Значение распирающей нагрузки q (х).
Проекция распределенной нагрузки на ось параллельную стропильной ноге
q(х)=q расч×sin(a)= 132,8×0,707= 93,9 кг/м²
q (х) ×Ш = 93,9×1,2= 112,7 кг – крепление каждой (кроме крайних) стропильной ноги к мауэрлату должно выдерживать нагрузку на срез – 112,7 кг.

#Расчет@postroim_svoi_dom #стропильной@postroim_svoi_dom #системы@postroim_svoi_dom #двухскатной@postroim_svoi_dom #крыши@postroim_svoi_dom

#Построим #свой #дом

Автор вопроса