Основным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.
Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.
На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .
Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.
Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.
I. Нагрузки, действующие на крышу.
1. Снеговые нагрузки.
2. Ветровые нагрузки.
На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:
3. Вес кровли.
4. Вес чернового настила и обрешётки.
5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).
6. Вес самой стропильной системы.
Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.
1. Снеговые нагрузки.
Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:
Где,
S
- искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ
- коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.
Примерно определить угол уклона крыши α
можно по результату деления высоты Н
на половину пролёта - L
.
Результаты сведены в таблицу:
Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;
если α больше или равно 60°, µ = 0 ;
если 30° вычисляем по формуле:
µ = 0,033·(60-α);
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1
обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg
определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).
Например,
Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².
Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg
- нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²
Определяем угол уклона крыши α
.
Для этого высоту крыши (H)
разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.
Так как 30° , расчёт µ
произведём по формуле µ = 0,033·(60-α)
.
Подставляя значение α=36°
, находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79
Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;
максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².
2. Ветровые нагрузки.
Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.
Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.
Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:
Где,
Wo
- нормативное значение ветрового давления.
K
- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C
- аэродинамический коэффициент.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.
C
- аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8
(крыша поднимается) до плюс 0,8
(ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C
принимаем равным 0,8.
При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.
Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!
Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²
Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0
Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8
нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².
Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²
3. Вес кровли.
Различные виды кровли имеют следующий вес:
1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;
4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.
Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;
При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.
А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.
В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.
Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.
Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м²
) и самого лёгкого
(Металлочерепица 5 кг/м²
) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
Цементно-песчаная черепица:
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Итого - 303 кг/м²
Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²
Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.
Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!
Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!
II. Расчёт стропильной системы.
Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.
Где
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
A
- расстояние между стропилами (шаг стропил) - м
,
Q
- суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м²
.
2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.
3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.
При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.
| Толщина доски - ширина сечения (В) | Ширина доски - высота сечения (Н) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | |||||
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | ||||
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | ||
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 | |
| 125 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||
| 150 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | ||||
| 175 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||||
| 200 | 200 | 225 | 250 | ||||||
| 250 | 250 |
А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.
Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:
H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α
H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.
H
- высота сечения см
,
B
- ширина сечения см
,
Rизг
- сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг
равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt
- квадратный корень
Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.
Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.
Это условие выполняется при верности следующего неравенства:
3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1
Где,
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
Lmax
- рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м
,
B
- ширина сечения см
,
H
- высота сечения см
,
Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .
Условие:
Угол уклона крыши α = 36°
;
Шаг стропил A= 0,8 м
;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м
;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см²
);
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м²
).
Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;
2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.
Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг)
, так как уклон крыши α > 30°
:
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;
Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.
Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
Укажите параметры деревянных стропил:
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, мм | Шаг стропил, мм | Сечение стропила, мм |
| До 3000 мм | 1200 | 80х100 |
| До 3000 мм | 1800 | 90х100 |
| До 4000 мм | 1000 | 80х160 |
| До 4000 мм | 1400 | 80х180 |
| До 4000 мм | 1800 | 90х180 |
| До 6000 мм | 1000 | 80х200 |
| До 6000 мм | 1400 | 100х200 |
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.
Результаты расчета:
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.
Проектирование и грамотные расчеты элементов стропильной конструкции – залог успеха в строительстве и в последующей эксплуатации крыши. Она обязана стойко сопротивляться совокупности временных и постоянных нагрузок, при этом по минимуму утяжелять постройку.
Для производства вычислений можно воспользоваться одной из многочисленных программ, выложенных в сети, или все выполнять вручную. Однако в обоих случаях требуется четко знать, как рассчитать стропила для крыши, чтобы досконально подготовиться к строительству.
Стропильная система определяет конфигурацию и прочностные характеристики скатной крыши, выполняющей ряд значимых функций. Это ответственная ограждающая конструкция и важная составляющая архитектурного ансамбля. Потому в проектировании и расчетах стропильных ног следует избегать огрехов и постараться исключить недочеты.
Как правило, в проектных разработках рассматривается несколько вариантов, из которых выбирается оптимальное решение. Выбор наилучшего варианта вовсе не означает, что нужно составить некое число проектов, выполнить для каждого точные вычисления и в итоге предпочесть единственный.
Сам ход определения длины, монтажного уклона, сечения стропилин заключается в скрупулезном подборе формы конструкции и размеров материала для ее сооружения.
Например, в формулу вычисления несущей способности стропильной ноги первоначально вводят параметры сечения наиболее подходящего по цене материала. А если результат не соответствует техническим нормам, то увеличивают или уменьшают размеры пиломатериала, пока не добьются максимального соответствия.
Метод поиска угла наклона
У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:
- Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
- Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
- Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.
Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.
Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 – 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.
В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.
Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.
Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.
Расчет длины стропильной ноги
Длину стропилины определяют после того, как выбран угол наклона системы. Оба указанных значения нельзя отнести к числу точных величин, т.к. в процессе вычисления нагрузки как крутизна, так и следом за ней длина стропильной ноги может несколько изменяться.
К основным параметрам, влияющим на проведение расчетов длины стропил, относится тип карнизного свеса крыши, согласно чему:
- Внешний край стропильных ног обрезается заподлицо с наружной поверхностью стены. Стропила в этой ситуации не формируют карнизный свес, защищающий конструкцию от осадков. Для защиты стен устанавливается водосток, закрепленный на прибитой к торцевому краю стропилин карнизной доске.
- Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
- Стропила изначально раскраиваются с учетом длины карнизного свеса. В нижнем сегменте стропильных ног выбирают врубки в виде угла. Для формирования врубок отступают от нижнего края стропилин на ширину карнизного выноса. Врубки нужны для увеличения опорной площади стропильных ног и для устройства опорных узлов.
На стадии расчета длины стропильных ног требуется продумать варианты крепления каркаса крыши к мауэрлату, к перепускам или к верхнему венцу сруба. Если задумана установка стропилин заподлицо с внешним контуром дома, то расчет проводится по длине верхнего ребра стропилины с учетом размера зуба, если он используется для формирования нижнего соединительного узла.
Если стропильные ноги раскраиваются с учетом карнизного выноса, то длину рассчитывают по верхнему ребру стропилины вместе со свесом. Отметим, что применение треугольных врубок ощутимо ускоряет темпы возведения стропильного каркаса, но ослабляет элементы системы. Потому при расчетах несущей способности стропилин с выбранными углом врубками применяется коэффициент 0,8.
Среднестатистической шириной карнизного выноса признаны традиционные 55 см. Однако разброс может быть от 10 до 70 и больше. В расчетах используется проекция карнизного выноса на горизонтальную плоскость.
Есть зависимость от прочностных характеристик материала, на основании чего изготовитель рекомендует предельные значения. К примеру, производители шифера не советуют выносить кровлю за контур стен на расстояние свыше 10 см, чтобы накапливающаяся вдоль свеса крыши снежная масса не смогла повредить край карниза.
Крутые крыши не принято оборудовать широкими свесами, независимо от материала карнизы не делают шире 35 – 45 см. А вот конструкции с уклоном до 30º может отлично дополнить широкий карниз, который послужит своеобразным навесом в областях с избыточным солнечным освещением. В случае проектирования крыш с карнизными выносами по 70 и более см, их укрепляют дополнительными опорными стойками.
Как вычислить несущую способность
В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.
Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.
Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.
Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:
- Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
- Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.
В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.
Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.
Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.
С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.
Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.
Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.
Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.
Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.
Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.
Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м 3 , а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м 3 .
Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м 2 . Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.
Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.
Определение сечения стропилин
Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.
Расчеты для конструкций с уклоном до 30º
На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.
У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.
У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.
Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:
- Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
- Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.
Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.
В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.
Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.
Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/R изг. Величину М вычислим по формуле g×L 2 /8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.
R изг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см 2 . Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:
M = 345 кг/м × 16м 2 /8 = 690 кг/м
Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.
W = 0,690 кг/см/130 кг/см 2 = 0,00531 см
B = 6 × 0,00531 см × 15 2 см = 7,16 см
Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.
Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39
Для стропильных систем с уклоном свыше 30º
Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.
Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.
При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.
Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.
Видео о проведении расчетов стропилин
Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:
Выполнение расчетов несущей способности и угла установки стропил – важная часть проектирования каркаса крыши. Процесс непростой, но разобраться в нем необходимо и тем, кто производит расчеты вручную, и тем, кто пользуется расчетной программой. Нужно знать, где брать табличные величины и что дают расчетные значения.
Крыша в здании предназначена для удержания внешних нагрузок и их перераспределения на несущие стены или опорные сооружения. К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса самой конструкции, вес снежного покрова и так далее.
Крыша располагается на стропильной системе. Так называется каркасная конструкция, на которую фиксируется кровля. Она принимает все внешние нагрузки, распределяя их по опорным сооружениям.
Стропильная система включает в себя следующие элементы:
- Мауэрлат;
- Подкосы и раскосы;
- Боковые и коньковые прогоны;
- Стропильные ноги.
Стропильной фермой называется конструкция, включающая в себя все перечисленные элементы за исключением мауэрлата.
Расчет нагрузок двухскатной крыши
Постоянные нагрузки
Первым видом называются такие нагрузки, которые действуют на кровлю всегда (в любой сезон, время суток и так далее). К ним относится вес кровельного пирога и различного оборудования, установленного на крыше. Например, вес спутниковой антенны или аэратора. Необходимо вычислить вес всей стропильной конструкции вместе с крепежами и различными элементами. Профессионалы для выполнения этой задачи используют компьютерные программы, а также специальные калькуляторы.
Расчет двухскатной кровли основывается на вычислении нагрузок на стропильные ноги. В первую очередь нужно определить вес кровельного пирога. Задача довольно простая, необходимо просто знать используемые материалы, а также размеры крыши.
В качестве примера вычислим вес кровельного пирога с материалом ондулин. Все значения берутся приблизительно, высокая точность здесь не требуется. Обычно строители выполняют расчеты веса квадратного метра кровли. А потом данный показатель умножается на общую площадь крыши.
Кровельный пирог состоит из ондулина, слоя гидроизоляции (в данном случае - изоляции на полимерно-битумной основе), слоя теплоизоляции (будет вестись расчет веса базальтовой ваты) и обрешетки (толщина досок составляет 25 мм). Вычислим вес каждого элемента по отдельности, а потом сложим все значения.
Расчет кровли двухскатной крыши:
- Квадратный метр кровельного материала весит 3.5 кг.
- Квадратный метр гидроизоляционного слоя весит 5 кг.
- Квадратный метр утеплителя весит 10 кг.
- Квадратный метр обрешетки весит 14 кг.
Теперь вычислим общий вес:
3.5 + 5 + 10 + 14 = 32.5
Полученное значение нужно умножить на коэффициент поправки (в данном случае он равен 1.1).
32.5 * 1.1 = 35.75 кг
Получается, что квадратный метр кровельного пирога весит 35.75 кг. Остается умножить данный параметр на площадь крыши, тогда получится рассчитать двухскатную крышу.
Переменные нагрузки на кровлю
Переменными называются такие нагрузки, которые действуют на крышу не постоянно, а сезонно. Ярким примером является снег в зимнее время. Снежные массы оседают на кровле, создавая дополнительное воздействие. Но весной они тают, соответственно, давление снижается.
К переменным нагрузкам относится и ветер. Это тоже погодное явление, которое действует не всегда. И таких примеров очень много. Поэтому важно учитывать переменные нагрузки при расчете длины стропил двускатной крыши. При вычислении нужно брать во внимание множество различных факторов, воздействующих на крышу здания.
Теперь подробнее рассмотрим снеговые нагрузки. При расчете данного параметра нужно использовать специальную карту. Там размечена масса снежного покрова в различных регионах страны.
Для вычисления данного вида нагрузки используется следующая формула:
Где Sg - показатель местности, взятый по карте, а µ - поправочный коэффициент. Он зависит от уклона крыши: чем уклон сильнее, тем меньше коэффициент поправки. И тут есть важный нюанс - для крыш с уклоном от 60 o его совсем не учитывают. Ведь с них снег будет просто скатываться, а не скапливаться.
Вся страна разделена на районы не только по массе снега, но и по силе ветров. Имеется специальная карта, на которой можно узнать данный показатель в определенной местности.
При расчете стропил кровли ветровые нагрузки определяются по следующей формуле:
Где x - коэффициент поправки. Он зависит от месторасположения строения и его высоты. А W o - параметр, выбранный по карте.
Расчет размеров стропильной системы
Когда с расчетом всех видов нагрузок покончено, можно переходить вычислению размеров стропильной системы. Выполнение работы будет отличаться в зависимости от того, какая конструкция крыши планируется.
В данном случае рассматривается двухскатная.
Сечение стропильной ноги
Расчет данного показателя основывается на 3 критериях:
- Нагрузки из предыдущего раздела;
- Удаленность перил;
- Длина стропил.
Существует специальная таблица сечений стропильных ног, в которой можно узнать данный показатель, основываясь на вышеописанных критериях.
Длина стропил в двускатной крыше
При расчетах вручную потребуются базовые знания геометрии, в частности - теоремы Пифагора. Стропило - гипотенуза прямоугольного треугольника. Ее длину получится узнать, если разделить длину катета на косинус противолежащего угла.
Рассмотрим конкретный пример:
Требуется расчет длины стропил двухскатной крыши для дома с шириной 6 м, у которого наклон скатов равен 45 o . Пусть L будет длиной стропил. Подставим все данные в формулу.
L = 6 / 2 / cos 45 ≈ 6 / 2 / 0.707 ≈ 4.24 метра.
К полученному значению нужно прибавить длину козырька. Она приблизительно равна 0.5 м.
4.24 + 0.5 = 4.74 метра.
На этом исчисление длины стропил для двухскатной крыши закончено. Это был ручной способ выполнения задачи. Существуют специальные компьютерные программы, предназначенные для автоматизации данного процесса. Проще всего использовать «Аркон». Это полностью бесплатная программа, с которой легко разберется даже плохо разбирающийся в компьютерах человек.
Достаточно просто указать вводные параметры на основании размеров дома. Программа самостоятельно выполнит расчеты и покажет необходимое сечение, а также длину стропил двускатной крыши.
Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши: расчет кровли, нагрузка и правила проектирования
Рассчитываем длину стропил и свесов двускатной крыши
При проектировании частного дома необходимо учитывать множество различных параметров. Если их рассчитать неверно, то прочность строения будет под большим сомнением. То же самое касается и крыши дома. Здесь еще до начала строительства нужно выяснить и высоту конька, и площадь кровли и многое другое, в том числе и рассчитать длину стропил. А о том, как сделать последние вычисления и пойдет речь пойдет в данной статье.
Какой тип крыши
Как рассчитать длину стропил? Этот вопрос заинтересует всех, кто самостоятельно строит дом. Но чтобы ответить на него, стоит вначале выяснить множество других параметров. В первую очередь стоит определиться с типом крыши, ведь именно от этого и будет зависеть длина ската и стропил. Самым распространенным вариантом считается двухскатная конструкция. Но и тут есть несколько вариантов, а именно:
Можно рассмотреть и еще более сложные конструкции, например многоуровневые. Такие крыши будут выглядеть очень привлекательно. Но вот сделать расчет, а особенно возвести стропильную систему, в этом случае без помощи профессионалов будет практически невозможно. Поэтому в большинстве случаев ограничиваются тремя, вышеперечисленными вариантами двускатной крыши.
Тип системы
Расчет длины стропил двускатной крыши также будет зависеть и от используемой системы. Тут специалисты выделяют следующие две основные разновидности:
- Висячая система. Это самый простой вариант. В этом случае стропильные ноги упираются только в мауэрлат. Верхняя их часть просто соединяется между собой. Такую систему используют в том случае, если ширина дома небольшая. При этом длина стропил не должна превышать шести метров. Висячий вариант нежелательно использовать при ассиметричной двускатной крыше.
- Наслонная система – это более прочная стропильная система. Его применяют в том случае, если посередине дома проходит осевая несущая стена. В этом случае устанавливаются опоры и коньковый прогон, на который и крепится верхняя часть стропильных ног.
Можно использовать и комбинированный вариант. Его часто применяют при возведении домов со сложной геометрией. Тут рассчитать длину стропил и другие параметры системы будет сложнее. Если у вас именно этот вариант, то лучше доверить все вычислить специалисту. В этом случае будет меньше ошибок, а значит и кровля прослужит дольше и не доставит вам проблем во время эксплуатации.
Что еще нужно учитывать
Тип крыши и используемой системы – это еще не все параметры, который потребуются для того, чтобы рассчитать длину стропил двухскатной крыши. Перед тем как все вычислить, нужно узнать еще много сведений, а именно:
Кроме того, делая расчет длины стропил, следует узнать какие должны быть свесы. Без этого «дополнительного» элемента не обходится не одна крыша. Свесы играют роль защиты, которая предохраняет стены дома и его фундамент от размывания водой стекающей с кровли.
Они могут быть продолжением стропил или выполнены как самостоятельные элементы. В последнем случае к основной конструкции крепятся доски, носящие название «кобылки». По своей сути они являются удлинением стропил.
Какой длины выбрать свесы – это решать самим владельцам дома. Согласно существующим строительным нормативам этот параметр должен быть в пределах от 50 до 60 сантиметров. Меньше делать не стоит, в противном случае могут пострадать стены и фундамент. Иногда свесы делают более одного метра. В этом случае вдоль стены получается небольшой навес, который можно использовать для отдыха или хранения вещей.
Делаем вычисления
А как рассчитывается длина стропил? Если крыша имеет симметричную форму, то посчитать этот параметр не сложно. Для этого используется формула теоремы Пифагора, а именно: С равно корень квадратный из А в квадрате плюс В в квадрате, где:
- С – это искомая длина стропила;
- А – это высота, на которой расположен конек (от основания крыши);
- В – это половина ширины дома.
При этом с помощью этой формулы можно рассчитать дину стропил только до мауэрлата. Здесь не учитывается длина свесов. Если они будут являться продолжением стропил, то к рассчитанному параметру нужно прибавить их длину.
А как сделать расчет, если крыша будет ассиметричной? В этом случае скаты будут разными. Но и тут можно воспользоваться теоремой Пифагора. Рассчитать стропила на крышу можно по той же формуле, только вначале выяснить значение параметра «В» (в первом случае он равен половины ширины дома). Если крыша асимметричная, то еще на стадии ее проектирования вы высчитаете, на каком расстоянии от стен будет расположен конек. Именно это значение и берется в качестве параметра «В». В результате расчета вы получите длину каждой из стропильных ног (на левый и правый скат). Как видно и здесь проблем с вычислениями нет.
Существует и другой способ как рассчитать стропила. В этом случае используется угол наклона ската. Эта формула немного сложнее предыдущей. Длина стропил (для двухскатной симметричной крыши) будет равна сумме 0,5 и высота от основания крыши до конька разделенной на косинус угла наклона ската.
Каким бы способом не был бы произведен расчет, главное сделать его правильно и точно. От этого будет зависеть прочность всей стропильной системы. Если рассчитать длину стропил до целого числа не получается, то лучше делать округление в большую сторону. Лучше немного отпилить лишнее при проведении самого монтажа.
Расчет длины стропил двухскатной крыши в зависимости от типа крыши (симметричная, асимметричная, ломаная) и вида стропильной системы (висячая, наслонная). Основные нюансы и вычисления.
Крыша – это не только защита дома от внешней среды, но и некий элемент декора, придающий сооружению законченный вид. Именно поэтому застройщики сооружают сегодня самые необычные кровли со сложными конструкциями стропильных систем.
Система стропил является важнейшим элементом обустройства любой кровли. На нее приходится вес покрытия и атмосферных осадков. Поэтому правильное выполнение такой системы с учетом всех правил строительного искусства – это гарантия надежности и долговечности крыши. Очень важно правильно определить длину стропил и других элементов конструкции. При этом нужно учитывать такие климатические особенности, как:
Из чего состоит система стропил
Любая конструкция такого рода выполняется в виде соединенных между собой элементов, строго соответствующих произведенным ранее расчетам. В составе этой системы можно выделить следующие элементы:
- накосные ноги, которые еще называют стропильными;
- упоры, шпренгели и другие крепежные детали, которые придают конструкции необходимой жесткости;
- стойки вертикального типа;
- нарожники.
Обратите внимание! Нужно с особой ответственностью отнестись к расчету длины стропил – любая, пусть и незначительная ошибка может привести к деформации геометрии крыши и, соответственно, ее обрушению.
Если вы не разбираетесь в особенностях кровельной конструкции, то лучше обратитесь к квалифицированны м специалистам. Для самостоятельного расчета исп ользуйте специальные калькуляторы и таблицы – это поможет вам избежать ошибок.
Разновидности стропильной системы
Разновидности стропильной системы
Стропильные системы делятся на две группы в зависимости от используемого материала:
- деревянные конструкции;
- конструкции из металла.
Существуют еще Ж/Б стропильные системы, но их используют преимущественно в промышленных зданиях. В любом случае, будь стропила металлическими, деревянными или бетонными, они обязательно должны прочно крепиться к стенам дома.
Зачастую для сооружения стропил в загородных домах используют древесину, преимущественно хвойных пород. По сравнению с металлом, дерево легче обрабатывать и устанавливать. Более того, если даже при расчетах произошла ошибка, то деревянные детали легко заменить.
До того как приступить к расчетам, сначала измерьте ширину дома. Дело в том, что хотя небольшие накосные ноги и не нуждаются в дополнительном наращивании, но в отдельных случаях особая геометрия кровли требует усиления стропил, даже если дом незначительных размеров.
По особенностям конструкции стропила делятся на:
В строительстве загородных домов чаще используются наклонные стропила, но нередко строители совмещают и те и другие. Как уже говорилось, может потребоваться наращивание накосных ног. Это зависит от кровельного материала, используемого при строительстве. Так, шифер или керамическую черепицу ввиду большого веса можно устанавливать лишь на стропильную систему повышенной прочности.
Виды двухскатных стропильных систем
Сечение досок, используемых при сооружении стропил, может быть 20х6 см либо 15х5 см. Но если конструкция усиливается, то можете подобрать брус с б о льшим сечением (есть и другой способ усиления – путем сращивания досок).
А теперь – непосредственно к расчетам.
Что нужно учесть при расчете стропил
Сначала определим основополагающие моменты.
- Вид и форма кровли непосредственно влияют на функциональные особенности стропильной системы. Дело в том, что расчеты для шатровой и двускатной крыш будут отличаться между собой, ведь проводить их нужно по разным методикам. Более того, несимметричные кровли (к примеру, ломаные) нуждаются в дополнительных стабилизационных элементах – ригелях, шпалах, подкосах и проч.
- Очень важны при расчетах и будущие нагрузки на конструкцию, преимущественно снеговые и ветровые. К примеру, в заснеженных регионах страны достаточно трудно соорудить кровлю со скатом менее 45°, а если увеличить наклон или высоту конструкции, то увеличится ветровая нагрузка. Словом, нужно определить ту самую «золотую середину», но не в ущерб привлекательност и. Очень часто такую проблему могут решить лишь истинные мастера.
- Еще одним важным моментом при расчете является материал покрытия. Многие из этих материалов нуждаются в определенных условиях. Так, гибкая черепица укладывается исключительно на сплошную поверхность (в крайнем случае – частую обрешетку). Керамическая черепица нуждается в усиленном каркасе.
- Размер и площадь – вот основные показатели, влияющие на выбор того или иного типа кровли. Если площадь большая, то увеличивается шаг стропил и, соответственно, расстояние между ними. Из-за этого сечение используемого бруса увеличивается.
Обратите внимание! Дистанция между несущими стенами называется прогоном. С увеличением прогона растет количество изменений в конструкции, в частности, число стабилизирующих и усиливающих элементов.
Как рассчитать стропила на крышу
Теперь, ознакомившись с отправными точками, можете брать бумагу, линейку и карандаш и приступать к расчетам.
Первый этап. Вес кровельного пирога
Для начала определите, сколько будет весить сама кровля. Это очень важно, ведь стропильная система должна достаточно долго выдерживать этот вес. Его очень легко вычислить: узнайте вес квадратного метра каждого из слоев, суммируйте полученные данные и добавьте поправочные 10%.
Вот пример таких расчетов.
- Квадратный метр обрешетки весит 15 кг.
- Кровельным покрытием будет, скажем, ондулин с весом 3,5 кг.
- Метр квадратный битумной гидроизоляции весит еще 6 кг.
- Вес 10-сантиметровог о слоя минеральной ваты составляет примерно 10 кг на квадратный метр.
Посмотрим, что получается.
Добавляем поправочные 10%, получается 37,95 кг. Именно эта цифра является показателем веса кровельного пирога.
Обратите внимание! В большинстве случаев этот вес не превышает 50 кг, но опытные специалисты уверены, что при расчетах нужно основываться именно на этом значении – «на запас».
Выходит, что вес кровельного пирога должен составлять 50 + 10% = 55 кг/м².
Очень важно учесть и снеговую нагрузку, ведь снег может скапливаться на крыше в достаточно большом количестве. Используйте для определения этой нагрузки специальную формулу:
S в данном случае – это нагрузка снега, которую вам нужно рассчитать;
µ – поправка, зависящая от наклона ската;
У плоской крыши, наклон которой не превышает 25°, поправка будет равняться единице; если наклон ската больше 25°, но не превышает 60°, то поправка составит 0,7. Если будет сооружаться очень крутая кровля, то снеговые нагрузки для нее можно не рассчитывать вовсе.
S ᶢ – это вес квадратного метра снегового покрова. Этот показатель зависит от климатических особенностей конкретного региона, узнать о нем можно в СНиПе.
Допустим, наклон кровли будет составлять 25°, а масса снега – 200 кгс/м².
Для расчета нагрузки ветра на стропила используйте приведенную ниже формулу.
Wᵒ в данном случае является нормативным показателем, который вы должны определить по таблице (все зависит от того, в каком регионе вы живете);
К – это поправка, которая учитывает высоту дома и тип местности.
Четвертый этап. Расчет шага и длины стропил
Выбор сечения и длины стропильной ноги
Для расчета длины стропил можете вспомнить геометрию в школе, а именно знаменитую теорему Пифагора. Ведь стропильная конструкция – это, по сути, прямоугольный треугольник и измерить его диагональ очень просто. Но не забывайте учитывать при расчетах:
- прочность брусьев;
- возможность деформации – какую нагрузку сможет выдержать система не ломаясь.
Обратите внимание! Как гласит ГОСТ, стропила не должны прогибаться больше, чем на 1/250 часть своей длины. К примеру, если длина стропил составляет 5м, то умножьте это числ о на 0,004 – так вы получите предельный прогиб, а именно 2 см.
Основные требования к материалу
Согласно ГОСТу, древесина должна соответствовать следующим требованиям:
- ее влажность не должна превышать 18%;
- количество сучков не должно превышать три штуки на погонный метр бруса;
- несквозные трещины могут быть, но их длина не должна превышать половину общей длины;
- древесина должна быть обработанной антисептиком, антипиреном и средством биологической защиты.
Кроме того, при покупке брусьев обращайте внимание на:
- фирму-изготовите ля;
- дату изготовления;
- название изделий, стандарт;
- качество выполнения отдельных деталей;
- размеры и влажность изделий;
- породу дерева.
Специальные компьютерные программы
Судя по всему сказанному выше, для расчетов стропил нужно обладать не только достаточным запасом знаний, но и навыками черчения и рисования. Разумеется, не каждый из нас может всем этим похвастаться.
К счастью, сегодня существует немало компьютерных утилит, предназначенных для облегчения расчетов. Есть среди них профессиональные, такие, к примеру, как «Автокад», но можно отыскать и более простые варианты. Так, в программе «Аркон» можно запросто создавать различные проекты, а также наглядно увидеть, как будет выглядеть будущая крыша.
Обратите внимание! В таких утилитах есть и расчетный калькулятор, о котором говорилось ранее. С его помощью можно с предельной точностью рассчитать длину, шаг и сечение стропил.
Такие калькуляторы есть и в онлайн-режиме, но все данные, которые можно получить с их помощью, носят рекомендационный характер и не заменят полноценного составления проекта.
В качестве заключения
Одним из важнейших этапов сооружения крыши является расчет стропильной системы. Разумеется, это дело лучше доверить профессионалам, но предварительные замеры можно произвести и своими силами – это поможет вам разобраться в готовом чертеже.
Видео – Установка стропил
Получайте лучшее на почту
Узнайте, как рассчитать стропила на крышу! Какие данные нужны для расчетов, пошаговое руководство, таблицы, фото + видео.
Укажите необходимые размеры в миллиметрах
X
- ширина дома
Y
- высота крыши
C
- размер свеса
B
- длина крыши
Y2
- дополнительная высота
X2
- дополнительная ширина
Справка
Программа предназначена для расчета стройматериалов кровли: количества листового материала (ондулин, нулин, шифер или металлочерепица), подкровельного материала (пергамин, рубероид), количества досок обрешетки и стропил.Так же можно расчитать некоторые полезные размеры крыши.
Программа работает в двух режимах: в режиме простой двускатной крыши и крыши с двумя боковыми фронтонами (боковыми крышами), тип1 и тип 2.
Внимание! Если у Вас крыша с одним боковым фронтоном, то для расчета используйте сначала тип 1, потом тип 2. И уже из полученных данных вычисляйте количество строительных материалов: стропил, досок обрешетки, подкровельных и листовых материалов.
Иначе в расчете может быть ошибка. Ведь программа учитывает вырезы в основной крыше под крыши боковых фронтонов.
В расчете Вы увидите несколько чисел: размер или объем стройматериала половины крыши и в скобках - полный размер или объем.
В расчете дополнительной крыши - полный размер и объем, и в скобках два числа: размер и объем одной и двух дополнительных крыш.
Внимание! При расчете листового кровельного материала учитывайте, что программа считает по площади крыши.
Например, 2,8 рядов умножает на 7,7 листов в ряду. При реальном строительстве кладут 3 ряда.
Для более точного расчета количества листов кровли нужно уменьшать высоту листа в расчете до получения целого числа рядов.
Не забудьте точнее выставить величину нахлеста.
При расчете объема материала стропил основной крыши, при режиме тип 2, программа не учитывает вырез под боковой фронтон. Связано это с некоторыми трудностями реализации в программе.
Возможно я решу это в будущем.
Однако лишний материал стропил вряд ли пропадет или же внесите некоторые корректировки в свои расчеты.
Так же будет отдельная программа для более интеллектуального расчета листовых кровельных материалов.
И не забывайте, что покупать строительные материалы надо с некоторым запасом на отходы.