Как рассчитать стропильную систему?

Как рассчитать стропила на крышу

Требования к конструкционным элементам стропильных систем

• кратковременные – вес рабочих, производящих кровельные строительно-ремонтные работы, а также вес используемого ими оборудования и инструментов. Помимо этого, в разряд кратковременных нагрузок включают давление снежных масс на кровлю и ветровые нагрузки;
• особые – это редко возникающие нагрузки, вызванные форс-мажорными обстоятельствами, например, землетрясениями.

Как рассчитать снеговую нагрузку

Как рассчитать ветровую нагрузку

• открытые прибрежные районы, пустыни, тундры, степи и лесостепи;
• городские районы, лесные массивы и иные районы, территория которых равномерно покрыта препятствиями высотой не менее десяти метров.

Особенности расчета сечений стропил и иных элементов стропильной системы

• длины стропильных ног (подробнее: «Как рассчитать длину стропил, особенности стропильных систем»);
• шага установки стропил;
• расчета нагрузки на кровлю в конкретной местности.

• сечение брусьев мауэрлата – 150х150, 150х100 либо 100х100 миллиметров;
• сечение брусьев диагональных ендов и ног – 200х100 миллиметров;
• сечение брусьев прогонов – 200х100, 150х100 либо 100х100 миллиметров;
• сечение брусьев затяжки – 150х50 миллиметров;
• сечение брусьев ригелей, используемых в качестве опор для стоек – 200х100 либо 150х100 миллиметров;
• сечение брусьев стоек – 150х150 либо 100х100 миллиметров;
• сечение досок короба и карниза, брусьев подкосов и костылей – 150х50 миллиметров;
• сечение подшивочных и лобовых досок – (22-25)х(100-150) миллиметров.

Пример расчета стропильной системы

• расчетная нагрузка на кровлю – 317 килограмм на квадратный метр;
• нормативная нагрузка на кровлю – 242 килограмм на квадратный метр;
• угол уклона скатов крыши – 30 градусов;
• длина горизонтальных пролетов — 4,5 метра, при этом L1 = 3 метра, L2 = 1,5 метра;
• расстояние между стропилами – 0,8 метра.

• расчет нагрузки на один погонный метр стропила:
  qр=Qр х b=317 х 0,8 = 254 кг/м;
  qн=Qн х b=242 х 0,8 = 194 кг/м;
• при уклоне скатов кровли, не превышающем 30 градусов, стропила считаются изгибаемыми элементами, поэтому производится расчет максимального изгибающего момента: М = -qрх(L13 + L23) / 8х(L1+L2) = -254 х (33+1,53) / 8 х (3+1,5) =-215 кг х м = -21500 кг х см. Знак «минуса» в данном случае указывает на то, что изгиб направлен в противоположное прикладываемой нагрузке направление;
• производится расчет необходимого момента сопротивления изгибу для стропильной ноги: W = M/Rизг = 21500/104 = 207 см3;
• предполагая, что толщина стропила равна стандартному значению – 50 миллиметров, и, учитывая необходимый момент сопротивления, рассчитается требуемая ширина стропил: тh = √(6хW/b) = √(6х207/5) = √249 =16 см;
• сверяясь с размерами пиломатериалов согласно ГОСТ, которые предлагает таблица сечения стропил, выбираем ближайший к полученным в результате расчетов параметрам размер – 175х50 миллиметров. Данное сечение проверяется на прогиб в пролете шириной три метра. С этой целью для начала выполняется расчет стропила на момент инерции: J = bh3/12 = 5×17,53/12 = 2233 см3
  После этого производится расчет прогиба: fнор = L/200 = 300/200 = 1,5 см. В конце должен быть рассчитан прогиб в трехметровом пролете под влиянием нормативных нагрузок: f = 5 х qн х L4 / 384 х E х J = 5 х 1,94 х 3004 / 384 х 100000 х 2233 = 1 см. Так как полученное значение прогиба меньше нормативного, равного 1,5 сантиметра, то доски, имеющие сечение 175х50 миллиметров, пригодны для конструирования данной стропильной системы;
• рассчитывается вертикально направленное усилие, действующее в месте стыка стропильной ноги с подкосом: N = qр х L/2 + M х L/(L1хL2) = 254х4,5/2 – 215х4,5/(3х1,5) = 357 кг

• ось стропила S = N х (cos b)/(sin g) = 357 х cos 49° / sin 79° = 239 кг;
• ось подкоса P = N х (cos m) / (sin g) = 357 х cos 30° / sin 79° = 315 кг,
  где b=49°, g=79°, m=30°. Данные углы, как правило, задаются заранее либо рассчитываются с применением схемы будущей кровли.

Поскольку допустимые нагрузки совсем небольшие, то сечение стропил двускатной крыши, а также сечение подкосов должны рассчитываться максимально точно и детально. В том случае, если в качестве подкосов используются доски толщиной 5 сантиметров и шириной 10 сантиметров (общая площадь – 50 квадратных сантиметров), то максимальная нагрузка на сжатие составляет: Н = F х Rсж = 50 см² х 130 кг/см² = 6500 кг. Расчетное значение многократно превышает нормативное, равное 315 килограммам, однако уменьшать сечение подкоса не следует. Читайте также: «Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши, учитывая нагрузки – правила расчета».

Более того, чтобы не допустить выворачиванияподкосов, рекомендуется пришивать к ним с двух сторон бруски сечением 5х5 сантиметров, за счет чего существенно повышается жесткость подкосов;

• после этого рассчитываются распоры: Н = S х cos m = 239 х 0,866 = 207 кг. Ширину ригеля-схватки принимаем равной 2,5 см. Учитывая расчетное сопротивление древесины растяжению, равное 70 кг/см2,производим расчет необходимого значениятолщины (h): h = Н/b х Rрас = 207 / 2,5х70 =2 см

Таким образом, сечение ригеля получилось достаточно небольшим – 2х2,5 сантиметра. Предположим, что для его изготовления будут использоваться доски размером 1х2,5 сантиметра, и крепиться посредством винтов диаметром 1,4 сантиметра. Значение рабочей длины этих винтов принимается в зависимости от толщины досок.

Для расчета несущей способности одного винта используют следующую формулу:

Получается, что для крепления одного ригеля необходима установка одного винта (207 кг/280 кг). Однако в месте крепления из-за концентрации нагрузки в одном месте может происходить смятие древесного волокна.

Предотвратить это можно за счет грамотного расчета количества винтов по следующей формуле:

Расчет стропильной системы крыши

Инструкция для онлайн калькулятора расчета стропил

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».

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

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

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

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

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

Нажмите «Рассчитать»

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

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

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

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

Расчет кровли двухскатной крыши — производим правильно

Наиболее важной частью конструкции любого здания с двухскатным устройством крыши, является стропильная система и мауэрлат. С учётом расположения именно этих конструкций производится расчёт кровли двухскатной крыши.

Двухскатная крыша

Двухскатная крыша наиболее простой тип кровли. Обе поверхности кровли находятся под определённым наклоном по отношению к наружным стенам здания. Благодаря этому становится возможным обеспечение естественного стока талого снега и дождевой воды. Уклон двухскатной крыши должен превышать 5°. Кроме того, на некоторых участках крыши он вполне может превышать и 60°, и даже достигать 90°.

Угол наклона скатов крыши зависит от того. Какой кровельный материал был выбран, а так же от архитектурных решений и климатических условий конкретного региона. В случаях, когда используются неплотные материалы для кровли, устанавливаются более крутые скатные поверхности. Так же это необходимо в регионах, которым свойственно выпадение большого количества осадков. Пологая кровля, уклон которой составляет менее 10°, монтируется в тех случаях, когда погодные условия региона характеризуются малым количеством осадков и сильными ветрами. За счёт небольшого угла наклона, возможно снизить нагрузку и давление на стропильную конструкцию крыши.

Более трудоёмким и требующим определённых денежных затрат, является устройство мауэрлатов. Однако, экономить в данном случае не стоит. Необходимо внимательно и точно высчитать наиболее оптимальный угол наклона кровли. Ведь именно этим обеспечивается надёжность и прочность всей конструкции. В соответствии со всевозможными нормами и правилами технической и эксплуатационной безопасности.

В частном и загородном строительстве двухскатная кровля считается наиболее оптимальным вариантом. Благодаря довольно простой незамысловатой форме конструкции, двухскатная кровля возводится без особых сложностей и довольно быстро. Кроме того, в случае, когда бюджет ограничен, вполне возможно самостоятельное возведение кровли, без привлечения специалистов. Проще говоря, смонтировать двухскатную крышу возможно своими руками. Для того лишь необходимо иметь базовые знания по строительству.

Стандартная двухскатная крыша дома состоит из двух плоскостей, которые называются скатами. Они наклонены к внешним сторонам стен здания. Так же в состав системы двухскатной крыши входят боковые треугольные элементы, которые называются фронтонами. Данный вариант крыши обычно возводят на постройках малой этажности.

Так же конструкция кровли с двумя скатами предполагает наличие ограждающих и несущих элементов, таких, как: кровельное покрытие, стропильная система, мауэрлат.

Обращаем ваше внимание, что помимо основных элементов в конструкции двухскатной крыши присутствует множество дополнительных. Это стойки, ригели, подкосы, распорки и прочие крепёжные элементы. Именно с их помощью предают стропильной системе дополнительную прочность и жёсткость.

Несущие элементы конструкции принимают на себя основную часть различных погодных воздействий. Оказываемых на здание, а так же массу кровельной системы. Несущие элементы, а точнее стропильные ноги и мауэрлат. Распределяют вес на стены и опоры постройки. К данным элементам следует предъявлять наиболее жёсткие требования жёсткости и прочности. Таким образом, мауэрлат и стропила являются основными несущими элементами конструкции крыши. К расчёту их расположения и выбору материала следует подходить особенно ответственно.

Мауэрлат — основные параметры

Мауэрлат можно назвать фундаментом крыши дома. Он представляет собой брус, который служит основой для установки опорных стропил. Главной его функцией является распределение нагрузки, которая создаётся крышей дома. Мауэрлат является конструктивным элементом крыши в виде прочного бруса, сечение которого составляет приблизительно 10 на 10 или 15 на 15 см.

Систему мауэрлата прокладывает по периметру здания, под стропильную ногу. Закрепляются бруски с помощью саморезов и проволоки, которая монтируется в стену ещё на этапе кирпичной кладки. В зависимости от особенностей конструкции стен и крыши дома, мауэрлат может монтироваться либо по оси, либо ближе к краю стены. Не имеет значение, по внешнему или по внутреннему, но главное, что бы не менее 6 см от края наружной грани.

Как правило, при изготовлении мауэрлата применяется дерево. Однако, в случае, если стропильная система возводится из металлического каркаса, возможно применение двутавровых, швеллерных и прочих, схожих по происхождению, металлопрофильных мауэрлатов. Но даже металлопрофильные конструкции требую надёжного и прочного крепления к стенам здания.

Под мауэрлат укладывают слой гидроизоляционного материала, например, рубероида. Расстояние между слоями должно составлять около 40 см, считая от самой верхней части перекрытия чердака. При этом прогоны должны упираться на стойки, врубленные в лежни. Интерва между ними должен составлять от 3 до 5 метров.

Обратите внимание на то, что угол между подкосом и стропильной ногой необходимо максимально приблизить к 90°. А так же, опорные подкосы, которые устанавливаются для дополнительной жёсткости каркаса крыши при слишком блдьшой длине стропил, следует располагать упирая в лежни.

Таким образом, мауэрлат — это система звеньев, прочно связанных между собой. Крепятся они к стропилам, тем самым создавая по всему периметру кровли устойчивую и надёжную скатную конструкцию. Кроме того, мауэрлат может и подкладываться под стропила отдельными сегментами.

Обращаем ваше внимание на то, что в случае, когда используются не слишком широкие стропильные ноги, это может привести к провисанию конструкции. Довольно серьёзный риск опасности. В целях предотвращения данной угрозы советуем применять специальную решётку для укрепления конструкции. Решётка состоит из ригеля, подкосов и стойки. Для её создания используются доски, толщина которых может варьироваться от 2,5 до 15 см, в зависимости от тонкости стропильных ног. Так же, для изготовления решётки, возможно использование пластин из брёвна, диаметр которого не менее 13 см.

Стропильная система — размеры узлов

Стропильная система крыши дома является несущей конструкцией, состоящей из самих стропильных ног, вертикальных стоек и наклонных подкосов. Стропила соединяются в систему при помощи различных элементов: ригелей, стоек, подкосов, распорок. Стропильная система может возводиться из любого материала: металла, железобетона, дерева и других.

В основе конструкции всей стропильной систему крыши с двумя скатами лежит треугольник. Суть в том, что именно треугольник является наиболее устойчивой и жёсткой геометрической фигурой.

Для стропил рекомендуемое сечение бруса варьируется от 4на 15 см до 10 на 25 см. Данный показатель напрямую зависит от шага устанавливаемых стропил, длины стропильных ног, а так же величины ветровых и снеговых нагрузок, рассчитываемых для конкретного региона.

Рекомендуемое сечение бруса, используемого для стропильной системы крыши с двумя скатами.

Все значения приведены в сантиметрах.

Мауэрлат: 10х10, 10х15, 15х15.

Енды и диагональные ноги: 10х20.

Стойки: 10х10, 15х15.

Опорные ригели для укрепления стоек: 10х 15, 10х20.

Доски карнизного короба, подкосы, кобылки: 5х15.

Подшивочные и лобовые доски: 15х25.

Угол наклона стропильных ног равен необходимому углу наклона скатов крыши. Стропильная доска в поперечном сечении должна быть не менее 5 см. ширина зависит от длины. Так, например, если длина используемой доски 6 м, то её ширина должна составлять 15 см. соответственно, чем длиннее доска, тем большую ширину необходимо выбирать.

Соединение всех элементов конструкции стропильной системы является заключающим этапом монтажа. Для этого используются скобы или металлические уголки. Произвести расчёт необходимого количества данных элементов — не сложно. Достаточно рассчитать, сколько всего элементов в конструкции, и умножить полученное число на количество необходимых креплений для одного элемента.

Как рассчитать высоту двускатной крыши

Сделать это достаточно просто. Зная угол наклона стропильной системы или длину ската, а так же расстояние между нижним краем стропильной ноги и перпендикуляром, опущенным от середины предполагаемого конька (обычно это место является центром дома), используя простые геометрические правила расчёта или теорему Пифагора.

Подводя итог, весь расчёт кровли можно свести к следующим положениям:

Необходимо учитывать вес конструкции, дождевых вод и снежного покрова.

В случае если в будущем предполагается замена кровли на более тяжёлую, следует заранее рассчитать прочность стропильной системы.

Следует серьёзно отнестись к выбору материала для изготовления стропильной системы. Все параметры: ширина доски и прочность, должны учитываться.

Расчёт двускатной крыши должен производиться в соответствии с общепризнанными параметрами для каждого элемента конструкции.

Упрощенный метод расчета стропильной системы

Упрощенный метод поможет оперативно и безошибочно выбрать сечение стропил и размер пролета. В предлагаемом материале использовано минимальное количество формул, тем не менее итоговые данные довольно точны и содержат лишь незначительные погрешности.

В настоящее время известен способ расчета системы, предлагаемый СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия». В него включены достаточно трудоемкие и длительные вычисления, требуется большое количество справочных данных. Широко известный сегодня инструмент, предлагаемый многими интернет-ресурсами — расчет стропильной системы онлайн, дает возможность выяснить требуемый объем материалов.

Примечание. Мы предлагаем рассчитать стропильную систему прямой равносторонней и ломаной двускатной кровли с углом ската 45 град и больше без каких-либо дополнений и выносных элементов.

С чего начать расчет конструкции?

Общеизвестный метод основан на подборе конструктивных особенностей крыши и размера балок, исходя из заданной нагрузки. Такой способ не совсем практичен и удобен в свете современных реалий. Мы предлагаем произвести расчет, основываясь на других данных, а именно:

1. Рекомендации к конструктивным особенностям кровли. Прежде всего это такие аспекты, как характер помещения для мансарды (жилой или нежилой), схема размещения окон мансарды, присутствие чердака и его функциональное назначение.
2. Заданные габариты всего здания, либо граничные требования к ним. Большинство частных зданий возводится в уже заселенной, довольно плотно застроенной местности, что необходимо учесть при составлении проекта. Размер земельных угодий и пожелания будущих соседей по поводу освещенности их домов также влияют на расчеты.
3. Стандартизация. Система стропил состоит из множества деталей. Нужно стараться унифицировать их, сводя как можно большее число изделий к единообразию, с учетом размеров доступных сырьевых материалов.

Таблица зависимости шага от толщины

Создание эскиза стропильной системы кровли

Создать эскиз весьма непросто и требует затрат времени и сил. Тем не менее этот процесс представляется важной основополагающей стадией работы. Когда становятся ясны функциональные особенности стропильной системы, дальнейшее выполнение проекта значительно облегчается. На стадии изготовления эскиза определяются приближенные данные о габаритах различных деталей конструкции. Основная из них — стропильная ферма. На ее параметрах и строится процесс проектирования. Кроме того, важное значение имеют такие данные, как:

• Расстояние между несущими стенами. Очень хорошо, если опорные точки стропил, удерживающие и передающие вес, будут расположены на осях несущих конструкций. Расстояние от центра кровли до стены на горизонтальной проекции называют полупролетом.
• Расстояние от высшей точки крыши до перекрытия на вертикальной проекции. Данный размер зависит от желаемой высоты внутренних помещений (мансарды, чердака).

Сегодня чаще всего используются крыши с прямым или ломаным скатом. Тип ската значительно видоизменяет расчеты, потому мы предлагаем отдельные методики для каждого типа. Поскольку, так или иначе, крыша имеет форму треугольника, расчеты базируются на теореме Пифагора. Теперь уже мы можем с достаточной точностью вычислить поверхность скатов и узнать необходимое количество сырья для крыши и обрешетки. Проще всего это сделать с помощью одного из интернет-ресурсов, предлагающих произвести данные вычисления.

Таблица зависимости ширины пролета и толщины стропил

Расчеты стропильной системы при прямом равностороннем скате

Вносим в эскиз параметры перекрытия (в любой конструкции подобного типа имеется деревянное перекрытие) или размещение несущих стен с учетом масштаба. После этого соединяем конек со стенами, учитывая желаемый вылет кровли. Умножив длину полученных отрезков на масштаб, можно получить размер стропильной ноги.

Размещаем ригель в зависимости от планировки внутреннего помещения и узнаем его длину. Вычерчиваем упоры, откосы и вертикальные стойки. Длина пролетов не может превышать 200 см, а в стропилах необходимо предусмотреть внутренний подкос. Размеры должны соответствовать принятым нормам и правилам, рекомендуемых в соответствующей литературе, но вполне допустимы небольшие погрешности. Ориентируясь на соотношение катетов и гипотенузы рассчитываем габариты фермы. Прочие параметры берутся с чертежа с учетом масштаба. Основная цель — выяснить габариты всех деталей.

Расчеты стропильной системы при ломаном скате

Подобный вид крыши используется при возведении мансарды или дополнительного жилого этажа в существующей постройке. Он обладает некоторыми отличительными свойствами — в месте стыка скатов необходимо организовать несколько вертикальных стоек, а подстропильную затяжку размещают как в верхней части данных стоек, так и под коньком. Стойки и затяжка являются основой для возведения стен и потолка мансарды.

Аналогично прямому равномерному скату вычерчиваем основные детали конструкции — стены, перекрытия, после этого стойки и подстропильную затяжку, и проводим соединительные отрезки. Они достаточно точно соответствуют форме излома ската.

Проведя измерения и расчеты, складываем размеры составляющих фермы и добавляем к получившемуся значению 10%. Итоговое число является общей длиной конструкции одной фермы.

Выбор сечения стропил и стандартизация

Сечение деталей подбирается, исходя из пролета. В качестве сырья применяют, в основном, брус и доски. При использовании доски готовая конструкция имеет большую надежность. Пролеты между опорами не должны превышать 6 м.

Совет. Рекомендуется прокладывать дощечки в 2,5 см с шагом 30-40 см в стык досок вертикальной опоры. Таким образом можно значительно увеличить надежность и устойчивость конструкции.

Когда становится известно сечение доски, не сложно рассчитать объём одной фермы. Для этого необходимо умножить ОДК1 на площадь сечения доски. Итоговое значение используется для вычисления всего объема конструкции.

Шаг стропил мансарды связан с толщиной и конструктивными особенностями ферм. Поделив размер продольной стены на шаг, получаем необходимое число ферм. Для вычисления длины фермы необходимо умножить его на ОДК-1, а объема — на ОФ1.

Расчёт горизонтальной обвязки стропильной системы

Когда перекрытия в здании изготавливают из древесины, мауэрлат входит в систему стропил. Мы предлагаем расчет для домов со стенами из камня. Вертикальные стойки, подкосы и прогоны уже рассчитаны, нужно рассчитать лишь мауэрлат. В вычислениях нет ничего сложного, обвязка должна быть толще стропильной ноги, как минимум, вдвое. Если известно, что вес конструкции крыши (с учетом веса обрешетки и снежного слоя) чересчур велик, надо использовать для устройства мауэрлата 3 ряда досок.

Чтобы подсчитать объем обвязки, необходимо умножить длину несущей стены на поперечную площадь доски и на количество рядов. Многослойные конструкции более надежны и долговечны.

Расчет общего количества требуемых материалов

Необходимо суммировать объемы всех элементов, рассчитанные ранее, и добавить 20% на отходы и обрезку. Количество необходимого крепежа и других метизов рассчитать затруднительно. Рекомендуется закупать их с запасом.

Примечание. Все данные и формулы соответствуют принятым нормам и стандартам.

Хотя данный расчет может показаться на первый взгляд чересчур упрощенным и ориентировочным, его результаты ничуть не хуже данных, полученных при использовании популярных онлайн-программ. Выбор методики, в любом случае, осуществляется проектировщиком.

Строительные калькуляторы — ProstoBuild.ru

• Просмотров: 0
• Автор: PavlovAlexey
• Дата: 20-05-2018, 16:17

Расчет стропильной системы крыши

— Стропильная нога (стропила) – основной элемент стропильной системы. Изготавливают чаще всего из бруса шириной 50-100 мм, высотой 100-200 мм.
— Мауэрлат – элемент стропильной системы, который укладывается на несущие стены и равномерно передает нагрузку от стропильных ног на стены. Сечение мауэрлата чаще всего 100х100, 100х150 либо 150х150 мм.
— Прогон – элемент стропильной системы. Передает нагрузку стропильных ног на стойки, а также обеспечивает дополнительную жесткость стропильной системы. Сечение 100х100, 100х150 либо 100х200 мм.
— Лежень – элемент стропильной системы. Функции лежня схожи с мауэрлатом (это перераспределение точечной нагрузки от стоек/стропильных ног в распределенную нагрузку на несущие стены). Разница в том, что на мауэрлат опираются стропильные ноги, а на лежень – стойки. Сечение 100х100, 100х150 либо 150х150 мм.
— Стойка – вертикальный элемент стропильной системы, служащий для передачи нагрузки от стропильной ноги на лежень. Сечение 100х100, 100х150 мм.
— Подкос – элемент стропильной системы, который служит для подпорки стропильной ноги и снятия с нее части нагрузки. Сечение 100х100, 100х150 мм.
— Затяжка – горизонтальный элемент стропильной системы, служащий для восприятия распорной нагрузки от стропильных ног на несущие стены. Сечение 50х150 мм.
— Обрешетка – элемент стропильной системы, предназначенный для передачи нагрузки кровли на стропильные ноги.
— Кобылка – элемент стропильной системы, который используется как продолжение стропильной ноги и служит главным образом для экономии материала, либо просто при недостаточной длине стропильной ноги. Сечение 50х150 мм.

Расчет размеров, определение угла наклона

1. Когда у Вас есть пролет и угол наклона
2. Когда у Вас есть пролет и высота конька

Расчет по пролету и углу наклона:

Длина стропильной ноги будет состоять из суммы двух длин:

где L1 = C / cos a
L2 = B / cos a
C – выступ стропильной ноги (см. рисунок)
B – ширина пролета (см. рисунок)
а – угол наклона в градусах (если у вас угол дан в промилях или процентах – можете перевести у нас на калькуляторе)

Расчет по пролету и высоте конька:

Длина стропильной ноги L в обоих случаях будет максимально приближена в реальному размеру.

Сбор нагрузок на стропильную систему

1. Снеговая нагрузка
2. Ветровая нагрузка
3. Постоянная нагрузка от:
— Вес кровельного материала
— Вес обрешетки
— Вес утеплителя
— Собственный вес стропильной системы

Для начала давайте узнаем грузовую площадь на стропильную ногу. Грузовая площадь – это площадь, с которой нагрузка действует на расчетную конструкцию (стропильную ногу).

На рисунке показаны две грузовые площади (заштрихованы): на стропильную ногу №1 (F=L·D) и на стропильную ногу №2 (F=0,5·D·L). Логично, что площадь №2 в два раза меньше, чем площадь №1, а следовательно и стропильная нога №2 несет нагрузку в 2 раза меньше и сечение ее должно быть меньше, но с целью унифицирования конструкций стропильных ног, мы будем рассчитывать наиболее нагруженную и полученное сечение принимать для всех.

Например: длина стропильной ноги (возьмем с предыдущего примера) L=6410 мм, а расстояние между ними 900 мм. Следовательно, грузовая площадь на наиболее нагруженную стропильную ногу будет равна:

Перевести мм2 в м2 можно здесь.

Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка – это основная нагрузка, которая действует на стропильную систему.

Искомая величина снеговой нагрузки равна

— если угол а ≤ 30 градусов, то μ=1
— если угол 30 Расчет стропильной системы

Расчет на прочность стропильной ноги будет основываться на следующей формуле:

Где M – максимальный изгибающий момент
W – момент сопротивления поперечного сечения изгибу
Rизг – расчетное сопротивление изгибу (1-ый сорт древесины – 14 Мпа, 2-ой сорт– 13Мпа, 3-ий сорт – 8,5Мпа)

Момент сопротивления прямоугольного сечения:

Где b – ширина сечения стропильной ноги
h – высота сечения стропильной ноги

Если задаться, что высота h в 1,5 раза больше чем ширина b, то в итоге мы будем иметь следующую формулу.

Если задаться, что высота h в 2 раза больше чем ширина b, то в итоге мы будем иметь следующую формулу.

Исходные данные – сосна 1 сорт, а геометрия и нагрузки такие же как в примерах выше.

Максимальный изгибающий момент рассчитаем у нас на калькуляторе путем ввода значений, посчитанных выше либо по формуле M=q·L1·L1/8 (менее точная):

L1 = 5189 мм – основной пролет
L2 = 1221 мм – правая консоль
q = 335,88 кг/м – нагрузка q

Результатом будем иметь максимальный изгибающий момент M=1008,7 кг·м

Переведем наш момент из кг*м в Н*мм.

Зададимся отношением h/b=1,5, следовательно, формула прочности будет иметь следующий вид:

Принимаем b = 125 мм, а высота h тогда будет 1,5·125=187,5 мм. Принимаем h =200 мм.

Полученное сечение стропильной ноги – 125х200 мм

Если задались бы отношением h/b=2, то получили бы следующее:

Принимаем b = 125 мм, а высота h тогда будет 2·125=250 мм. Принимаем h =250 мм.

Полученное сечение стропильной ноги – 125х250 мм

Итак, в г. Томск для крыши под углом 35 градусов с шагом стропил 900 мм из сосны I сорта, высотой до конька 7м с профнастилом в качестве кровельного материала подойдут стропила сечением 125х200 мм.

Подводя итог, можно сказать, что рассчитать стропила отнюдь не сложно, главное – внимательно собрать и рассчитать все данные.

Правильный расчет стропильной системы крыши

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

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

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

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

Классификация нагрузок

Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

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

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

Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

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

Для более простого расчета применяется только первый способ.

Расчет снеговых нагрузок на крышу

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

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

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

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

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

Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

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

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

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

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

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

Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

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

где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте

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

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

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

Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1.

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

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

Расчет собственного веса кровли

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

Вес кровли складывается из:

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

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

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

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

Как рассчитать стропильную систему двухскатной крыши

Когда основная часть строительства вашего будущего дома уже осуществлена, пришла пора переходить к следующему этапу работ. На данный момент нужно позаботиться обо всех нюансах возведения кровли, потому как крыша будет служить неким защитником от плохой погоды и сырости.

Первым этапом идет детальный расчет конструкции. Здесь важно уделить внимание всему, что только можно. Любая допущенная ошибка может стоить очень дорого. Проведение кровельных работ – это сложный процесс, в ходе которого лучше все делать с первого раза.

Расчет стропильной системы – дело несложное, но требует достаточного внимания со стороны проектировщика. Об этом мы и поговорим далее в статье.

Двускатная система стропил

Если обобщить все детали будущего проекта, то вся конструкция состоит из следующих элементов:

1. Фундамент крыши – мауэрлат. Это горизонтальный брус, на котором располагаются стропила.
2. Коньковый брус.
3. Стропила и балки (наклонные).
4. Вертикальные стойки.
5. Дополнительные детали, которые позволяют придать больше жесткости конструкции крыши. Дополнительно выполняется обрешетка из тех же соображений.

Процесс обустройства двускатной крыши выглядит следующим образом:

1. Первоначально монтируются мауэрлаты, которые предназначены для равномерной развесовки крыши на стены постройки. Если крыша будет легкой – этот шаг можно пропустить.
2. При наличии промежуточных опор нужно заранее уложить лежни.
3. Установка балок происходит в порядке: сначала крайние, потом промежуточные наклонные.
4. На этом шаге монтируется коньковый брус.
5. Далее следует установка дополнительных связей (вертикальных, горизонтальных или диагональных). Это нужно для обеспечения жесткости конструкции.
6. Выполнение обрешетки и обустройство парогидроизоляции.
7. Завершающим шагом идет настил кровли.

Различия между стандартной и ломаной двускатной крышей.

Стандартный проект двускатной системы предполагает наличие двух наклонных плоскостей, которые обладают ровными вертикальными торцами по бокам (фронтоны). Такая конструкция крыши является самой простой и реализовать ее сможет даже начинающий специалист.

Ломаная двускатная крыша обладает иной конструкцией. Верхняя крыша более пологая (наклон 30 градусов), а нижняя делается с наклоном 60 градусов.

Второй вариант является лучше, чем первый. На нем не скапливается снег и наледь. Соответственно, внутреннее помещение (мансарда) получается более теплым и уютным. В нижней плоскости целесообразно монтировать мансардные окна. В пологих крышах такое решение становится источником различных протечек.

Ломаная система стропил отлично подойдет для домов, ширина которых составляет от шести до 8 метров. Конструкция проста в сборке, потому как все работы можно сделать на земле со сборкой узлов, а оставшиеся стойки и стропила обрезаются по шаблону.

Расчет двускатной стропильной системы

Изначально перед началом расчетов определитесь с полезной площадью мансарды. Только на основании этой информации уже можно решать, насколько высокими будут вертикальные стойки.

Следующим шагом идет расчет угла наклона скатов. Если ваш дом обладает стандартной шириной до 8 метров, тогда рекомендуемый наклон в 45 градусов будет недостаточным, чтобы реализовать мансарду. Поэтому целесообразно взять в расчет 60 градусов. В таком случае вы также сможете применить абсолютно любой кровельный настил.

Очень редко двускатная крыша разрабатывается ассиметричной – это только навредит будущей мансарде. Чтобы сделать все правильно, подбирайте такой угол наклона, который будет соответствовать снеговой и ветровой нагрузке вашей местности проживания.

Чем больше угол наклона, тем больше материалов вам потребуется в процессе проведения работ. Вместе с этим вы получите улучшенные эксплуатационные характеристики кровли.

Как показывает практика, иногда реализуются крыши с неравными углами скатов, для достижения оригинальности в экстерьере всего дома. Такие решения обладают массой минусов, поэтому лучше спроектировать симметричную крышу.

Выбираем стропила

Разновидностей стропил для двускатной крыши всего два – висячие и наслонные.

Висячая стропильная система подразумевает то, что опора осуществляется только на боковые стены дома (стропила просто висят). Такая конструкция способна со временем увеличить распирающую нагрузку кровельной системы и стены могут деформироваться. Поэтому для улучшения распределения нагрузки добавляются затяжки, укосы и бабки.

Висячая система обладает следующими достоинствами:

1. Все работы несложные.
2. Полное отсутствие сложных решений, обеспечивающих должный уровень надежности.
3. Конструкция обладает достаточной жесткостью.

Такое решение отлично подойдет для местностей, где отмечаются большие ветровые нагрузки.

Наслонные стропила отличаются наличием внутренней перегородки для опоры. Этот элемент располагается посередине, между боковыми стенами. На перегородку приходится большая часть нагрузок, поэтому монтируется наслонная система. Такой вид стропильной системы отлично подходит для тяжелых кровельных конструкций.

Распределение нагрузки стропил

На этом этапе важно точно перераспределить нагрузку всех стропил на перекрывающие балки. По необходимости нужно усиливать конструкцию дополнительными накладками.

Общий весь крыши

Все параметры стропильной системы зависят не только от сечения пиломатериала, но и от плотности и влажности дерева.

В расчетах могут присутствовать наклонные стойки, которые предназначены для усиления всей конструкции. Ферму остроконечной крыши стоит усилить бабкой (центральная стойка), чтобы соединить коньковую и потолочную балки.

Важно учесть, чтобы крыша легко смогла перенести климатический диссонанс. На просторах РФ строятся различные крыши. На низких домах применяются пологие крыши, а на высоких постройках возводятся острые скаты. Все потому, что климат нашей страны разнообразен. Соответственно, в одном регионе борются с большим снегом, а в другом – с тем, чтобы ветер не сорвал кровлю. Поэтому обращайте внимание на климат вашей местности проживания, и не стоит осуществлять радикальные задумки в просчете стропильной системы.

Ветровая нагрузка

Ветер оказывает значительное давление на крышу. При столкновении с препятствием воздушный поток разделяется на две части – одна вниз, другая вверх, под карниз. Если расчеты сделаны правильно – крыша легко перенесет сильные ветреные порывы. В ином случае придется переделывать всю стропильную систему заново.

В расчете будущего проекта применяйте аэродинамический коэффициент, который зависит от угла наклона кровли. Чем круче, тем нагрузка на конструкцию будет больше. В ином случае нагрузка значительно снижается.

Из этого можно сделать вывод, что в ветреных регионах целесообразно делать стропильную систему с малым углом и минимально возможным карнизом. От применения висячих стропил также следует отказаться.

Нагрузки от снега

Снежный слой на крыше оказывает значительную нагрузку на всю кровельную систему. В северных районах плохо рассчитанная стропильная конструкция обладает повышенным риском к всевозможным поломкам.

Сложно рассчитать проект, где присутствует периодическая смена температур. Таяние снега с последующим промерзанием негативно сказывается на кровельном настиле любого типа. В результате значительно портятся стропила, гидроизоляция и утепляющий слой. Далее все это выливается в частые ремонты. В таком случае делайте выбор в пользу максимальной защищенности крыши.

Чем выше уклон, тем меньше будет задерживаться снег – такая простая формула убережет вас от большинства проблем в будущем. Не нужно реализовывать сложные формы. Лучшим выбором будет простая конструкция со значительным углом наклона. Дополнительно позаботьтесь о наличии снегодержателей, чтобы сползающий снег не сломал водоотводы.

Подводя итог, отметим, что расчет стропильной системы перед началом работ имеет первостепенное значение. На этом этапе важно исключить всевозможные ошибки и недочеты, потому как в будущем это может негативно сказаться на качестве возводимой кровли. Примените наши рекомендации на практике, и вы построите качественную стропильную систему, которая прослужит вам не один десяток лет!

Как правильно выполнить расчет стропильной системы

Как можно провести расчет стропильной системы, какие нюансы необходимо учитывать? В данной статье как раз попробуем ответить на этот вопрос.

Виды нагрузки

При возведении крыши, расчет стропильной системы должен быть выполнен так, чтобы она способствовала равномерному распределению нагрузок. Конструкция должна быть сделана так, чтобы кровельный «пирог» смог выдержать практически любое внешнее воздействие. Но прежде всего, нужно знать какие именно нагрузки воздействуют на крышу. Всего специалисты выделяют три разновидности подобных воздействий:

• Переменные – к ним относятся нагрузки от атмосферных явлений (снег, дождь, град, ветер и так далее);
• Регулярные – это то, что будет воздействовать на стропильную систему постоянно (вес самой кровли и других материалов, установленное оборудование и так далее);
• Особые или нетипичные нагрузки. К такому воздействию специалисты относят редкие ураганные ветры, возможные сейсмические толчки и прочие явления которые случаются нечасто.

Все перечисленные нагрузки и способы их расчета указаны в соответствующих строительных нормативах. При расчете переменных воздействий стоит учитывать формулы из СНиП, а также сведения об атмосферных осадках и ветрах в вашем регионе.

Например, при расчете нагрузки от снега применяется формула S=Sg* µ. Первое значение означает вес выпавшего за сезон снега на один квадратный метр площади крыши. Второй коэффициент определяется исходя из уклона ската. Чем круче крыша, тем меньше снега на ней будет накапливаться. При расчете ветровой нагрузки, учитывается и сила ветра в вашем регионе, и высота самой крыше.

Карта снеговых нагрузок России

Регулярные нагрузки рассчитать гораздо проще. Владелец сам знает, из чего состоит его кровельный «пирог», поэтому сделать правильные расчеты не так уж сложно. Для этого достаточно просто сложить вес всех материалов, из которых сделана кровля, утепление и гидроизоляция. При этом не забудьте и про установленное оборудование. Всевозможные антенны, «тарелки» спутникового телевидения, внешние блоки кондиционера элементы вентиляции и так далее.

Многие при возведении кровли стараются использовать легкие материалы. Таким образом, можно существенно сэкономить. Легкие кровельные и теплоизоляционные материалы проще монтировать. К тому же экономия выходит и из-за упрощения стропильной системы. Но такое «облегчение» крыши может сыграть плохую шутку. Если ветер будет довольно сильным, то кровлю легко сорвет. А это приведет к куда большим расходам, чем при ее монтаже.

Учесть нетипичные нагрузки очень сложно. Если про сейсмическое воздействие в своем регионе каждый житель знает, то — вот предугадать ураганный ветер практически невозможно. Тут стоит учесть многолетние наблюдения. Если в вашем регионе ураганы бывают раз в десять лет, а то и реже, то учитывать их влияние нет смысла.

Для правильно расчета стропильной системы очень важно знать, какая нагрузка будет воздействовать на кровлю. Тут стоит учитывать и атмосферные явления, и вес самого кровельного «пирога». Рассчитать все эти нагрузки можно при помощи СНиП, где указаны формулы и нормативы. Сделать правильный расчет нагрузки – это половина дела в создании верного устройства стропильной системы.

Делаем расчет стропильной системы

Самым важным показателем при расчете подобной системы крыши является сечение или толщина стропил. От этого будет зависеть способность всей конструкции выдерживать нагрузки. Как правило, длина стандартных стропил лежит в диапазоне от 4,5 до 6 метров. В зависимости от этого, и от необходимой прочности и делается расчет сечения.

В интернете можно найти специальные таблицы, где даны примерные значения толщины стропил. Но тут необходимо учитывать регион, в котором проводится строительство. Ведь в каждой области свои показатели переменных нагрузок от атмосферных явлений. Кроме того, при расчете сечения стропил, необходимо учитывать и частоту их установки.

Расчет сечения стропил при помощи компьютерной программы

Сама крыша – это сложная конструкция. Кроме самих стропил, в нее входят и мауэрлат (опорный брус), и ригели, и подкосы, и многие другие составляющие. При расчетах сечения всех этих элементов стоит учитывать рекомендации от специалистов:

1. Мауэрлат – это один из главных и мощных элементов всей конструкции, для него необходимо выбирать брус не менее чем 100 на 100 мм (а лучше боле мощный);
2. Такие же размеры должны быть и у прогонов, так как они поддерживают основные элементы системы;
3. Подкосы, ригели и ендовы тоже желательно делать мощными (100 на 150 или 150 на 150 мм);
4. Подшивочные доски и затяжки берутся с размерами 25 (50) на 100 (150) мм.

Кроме расчета сечения стропил и других элементов системы, необходимо правильно выбрать ее конструкцию. Тут многое будет зависеть от разновидности крыши и угла наклона скатов. Самый простой расчет делается при односкатной конструкции. При этом такой вид крыши подвержен наибольшим ветряным и снеговым нагрузкам. Поэтому здесь очень важно правильно выбрать угол наклона.

Более выгодно смотрится двускатная крыша. В таком варианте наклон может варьироваться от 5 до 90 градусов. Но в основном этот показатель лежит в пределах от 35 до 45 градусов. Именно такой уклон скатов и выгоден с точки зрения минимизации нагрузки, и хорошо смотрится визуально.

При проектировании стропильной системы крыши, схема должна учитывать и используемые опоры. При двускатном варианте можно использовать две разновидности опор:

• Наслонные;
• Висячие.

Первый вариант применяется при расстоянии между опорами менее 6 метров. Наслонные конструкции используются при наличии на чердаке несущей стены или внутренних столбчатых опор.

Еще одной широко распространенной разновидностью конструкций крыш является четырехскатная. В этом случае правильно произвести расчет стропильной системы бывает трудно. Для этого следует использовать различные таблицы, разработанные специалистами. В них указывается длины и сечения угловых и промежуточных стропил от наклона скатов кровли.

Сделать такой расчет самостоятельно получается не у всех. Существует ряд программ, которые помогают в составлении стропильной системы. Если у вас нет должного опыта в таких расчетах, то лучше воспользоваться программным обеспечением.

Расчет стропильной системы – это сложная задача. В первую очередь необходимо выяснить сечение и длину всех элементов конструкции. Эти значения зависят от угла наклона скатов, а также он разновидности крыши. Самый простой вариант – это односкатная конструкция. Сделать расчет стропильной системы для такой крыши вполне можно самостоятельно. Достаточно воспользоваться справочными материалами и требованиями СНиП. Но если вы решили строить четырехскатную крышу, то лучше использовать специальное программное обеспечение. Это занятие очень сложное и требует наличие определенных навыков. С ее помощью можно более точно рассчитать и длину, и сечение стропил и других деталей системы.

Расчет нагрузки на стропильную систему кровли

Для чего и каким образом необходимо производить расчет нагрузок на стропильную систему крыши мы поделимся с Вами в данной статье.

Стропильная система является основной несущей конструкцией крыши, состоящей, как правило, из «скелета» деревянных или металлических балок и элементов, находящихся в тесной и жесткой связке между собой. Поэтому, перед началом строительства крыши, необходимо произвести расчет конструкции с учетом всех возможных нагрузок, воздействующих на крышу дома в любое время года. Расчет по нагрузкам необходим для определения шага (расстояния между элементами)и сечения стропил для обеспечения требуемой жесткости и устойчивости всего стропильного каркаса. Как правило, типовое сечение стропил 50мм х 150мм (или 50мм х 200мм), шаг между стропильными ногами обычно колеблется в диапазоне от 0,6 до 1,1м.

На стропила воздействуют как постоянные, так и временные нагрузки.

К постоянным нагрузкам относятся:

• Вес самой стропильной системы;
• Вес кровли;
• Вес чернового настила, обрешетки/контробрешетки;
• Вес утеплителя (в случае жилой мансарды) и подкровельных пленок;

К временным нагрузкам относятся:

• Cнеговая нагрузка;
• Ветровая нагрузка;
• Вес людей, обслуживающих кровлю;

При расчете снеговых и ветровых нагрузок необходимо руководствоваться СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (карты районирования территории РФ по климатическим характеристикам, а также расчетные параметры).

Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:

Sрасчетное = Sg * µ,

где Sg – расчётное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое по таблице:

Снеговой район

µ — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

Коэффициент µ зависит от угла наклона ската кровли:

• µ = 1 при углах наклона ската кровли меньше 25°
• µ = 0,7 при углах наклона ската кровли от 25° до 60°
• При углах наклона ската более 60° значение µ в расчете полной снеговой нагрузки не учитывают.

Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте «z» над поверхностью земли определяется по формуле:

где WO – нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ:

Ветровой район

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности:

Высота здания в метрах

А

B

А – открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры.

B – городские территории, лесные массивы и др. местности, равномерно покрытые препятствиями более 10м.

*при определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Подбор сечений стропил и других элементов конструкции:

Сечение бруса, используемого для стропил, зависит от длины стропильного элемента, шага установки стропил и расчетной величины нагрузок для данного региона. В таблице ниже сведены значения, соответствующие возможным максимальным нагрузкам по г. Москве и М.О. Данные не заменяют полноценного расчета несущей способности стропильной системы, их можно рассматривать как рекомендательные для достаточно простых конструкций крыш, а также учитывая ассортимент пиломатериалов, которые выпускают предприятия РФ, согласно ГОСТ 24454-80.

После того, как будут определены все временные и постоянные нагрузки, производится расчет несущих элементов стропильной системы на прочность, устойчивость, деформации и другие параметры совместной работы всей конструкции вцелом, при этом обязательно учитываются коэффициенты надежности (коэффициенты запаса) по нагрузке.

Подобные расчеты основываются на сопромате и принятых расчетных схемах для каждого отдельного случая в отдельности и осуществляются инженерами-проектировщиками, специализирующихся на проектировании зданий и сооружений.

Напоследок хотелось бы отметить, что выбирая кровельный материал для своего загородного дома, например, между керамической черепицей и гибкой черепицей, следует учитывать совокупные нагрузки от конструкций в целом. Например, ввиду сравнительно легкого веса битумной черепицы она ошибочно кажется более легкой, нежели массивная керамическая. Ошибочно лишь потому, что для гибкой черепицы необходим сплошной настил (ОСП, ФСФ фанера или калиброванные доски), дополнительная учащенная обрешетка, дополнительная гидроизоляция и не только. Сравнивая в итоге общий вес кровельного пирога из керамической черепицы и гибкой черепицы можно сделать вывод, что разница в весе минимальна и практически не ощутима, распределяя общий вес от кровли на всю стропильную систему.