Как рассчитать стропила: расчет сечения балок и брусьев, размеров, толщины, высоты, стропильные работы, усиление системы каркасного дома

ГЛАВНАЯ

Стропильная система. Расчет стропил и балок перекрытия.

Прежде чем приступать к строительству крыши, конечно желательно, чтобы её стропильная система была рассчитана на прочность. Сразу после опубликования прошлой статьи « Двухскатная крыша дома своими руками «, мне на почту стали приходить вопросы, касающиеся выбора сечения стропил и балок перекрытия.

Да, разобраться в этом вопросе на просторах нашего всеми любимого интернета действительно довольно не просто. Информации на эту тему очень много, но она как всегда настолько разрознена и иногда даже противоречива, что неопытному человеку, который в своей жизни возможно даже и не сталкивался с таким предметом как «Сопромат» (повезло же кому-то), легко запутаться в этих дебрях.

Я, в свою очередь, попробую сейчас составить пошаговый алгоритм, который поможет Вам самостоятельно рассчитать стропильную систему своей будущей крыши и наконец избавиться от постоянных сомнений — а вдруг не выдержит, а вдруг развалится. Сразу скажу, что углубляться в термины и различные формулы я не буду. Ну зачем? На свете столько полезных и интересных вещей, которыми можно забить себе голову. Нам ведь нужно просто построить крышу и забыть про неё.

Весь расчёт будет описан на примере двухскатной крыши, о которой я писал в прошлой статье.

Определяем снеговую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта снеговых нагрузок РФ. Чтобы увеличить картинку, кликните на ней мышкой. Ниже я дам ссылку, по которой её можно будет скачать себе на компьютер.

По этой карте определяем номер снегового региона, в котором мы строим дом и из нижеследующей таблицы выбираем соответствующую этому региону снеговую нагрузку (S, кг/м²):

Если Ваш город находится на границе регионов, выбирайте большее значение нагрузки. Корректировать полученную цифру в зависимости от угла наклона скатов нашей крыши не нужно. Программа, которой мы будем пользоваться сделает это сама.

Допустим в нашем примере мы строим дом в Подмосковье. Москва находится в 3 снеговом регионе. Нагрузка для него составляет 180 кг/м².

Определяем ветровую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта ветровых нагрузок РФ. Её также можно будет скачать по ссылке ниже.

По этой карте также выбираем соответствующий номер региона и определяем для него значение ветровой нагрузки (значения показаны в левом нижнем углу):

Далее полученную цифру нужно умножить на поправочный коэффициент «k», который в свою очередь определяется по таблице:

Здесь столбец А – открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры; столбец В – городские территории, лесные массивы и др. местности равномерно покрытые препятствиями. Нужно учесть, что в некоторых случаях тип местности может различаться в разных направлениях (например, дом стоит на окраине населённого пункта). Тогда выбираем значения из столбца «А».

Снова вернёмся к нашему примеру. Москва находится в I-м ветровом регионе. Высота нашего дома 6,5 метров. Предположим, что строится он в населённом пункте. Таким образом принимаем значение поправочного коэффициента k=0,65. Т.е. ветровая нагрузка в данном случае будет равна: 32х0,65=21 кг/м².

Необходимо скачать себе на компьютер расчётную программу выполненную в виде таблицы Exel. Далее работать мы будем в ней. Вот ссылка для скачивания: « Расчёт стропильной системы « . Также здесь находятся карты снеговых и ветровых нагрузок РФ.

Итак, скачиваем и распаковываем архив. Открываем файл «Расчёт стропильной системы», при этом мы попадаем в первое окно — «Нагрузки»:

Здесь нам нужно поменять некоторые значения в ячейках залитых голубым цветом. Весь расчёт производится автоматически. Давайте продолжим рассматривать наш пример:

– в табличке «Исходные данные» меняем угол наклона на 36° (какой у Вас будет угол, такой и пишите, ну это я думаю всем понятно);

– меняем шаг стропил, на тот который мы выбрали. В нашем случае это 0,6 метров;

– Нагр. кровли (нагрузка от собственного веса кровельного материала) — это значение выбираем из таблицы:

Для нашего примера выбираем металлочерепицу с весом 5 кг/м².

– Снег. район — сюда мы вписываем сумму значений снеговой и ветровой нагрузок, которые мы получили ранее, т.е. 180+21=201 кг/м²;

– Утепление (манс.) — это значение оставляем без изменений, если мы будем закладывать утеплитель между стропилами. Если же мы делаем холодный чердак без утеплителя — меняем значение на 0;

– в табличку «Обрешётка» вписываем необходимые размеры обрешётки. В нашем случае для металлочерепицы мы поменяем шаг обрешётки на 0,35 м и ширину — на 10 см. Высоту оставляем без изменений.

Все остальные нагрузки (от собственного веса стропил и обрешётки) учитываются программой автоматически. Теперь смотрим, что у нас получилось:

Мы видим надпись «Несущая способность обрешётки обеспечена!» Больше в этом окне мы ничего не трогаем, даже ни к чему понимать, что за цифры стоят в других ячейках. Если, например, мы выберем другой шаг стропил (по больше), может получиться, что несущая способность обрешётки будет не обеспечена. Тогда надо будет подбирать другие размеры обрешётки, например, увеличивать её ширину и т.п. В общем думаю Вы разберётесь.

Нажимаем внизу рабочего экрана на вкладку «Строп.1» и переходим в окно расчёта стропил с двумя точками опоры. Здесь все внесённые нами ранее входящие данные уже подставлены программой автоматически (так будет и во всех других окнах).

В нашем примере из статьи «Двухскатная крыша дома своими руками» стропила имеют три точки опоры. Но давайте представим, что промежуточных стоек нет и произведём расчёт:

– меняем на схеме стропила длину его горизонтальной проекции (ячейка залита голубым цветом). В нашем примере она равна 4,4 метра.

– в табличке «Расчёт стропил» меняем значение толщины стропила В (заданное) на выбранное нами. Мы ставим 5 см. Это значение обязательно должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.);

– теперь в строку «Принимаем Н» нам нужно внести выбранную ширину стропила в сантиметрах. Она обязательно должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.)» и «Нтр.,(прогиб)«. При соблюдении этого условия, все надписи в низу под схемой стропил будут иметь вид «Условие выполнено». В строчке «Н, (по сорт-ту)» указано значение, которое нам предлагает выбрать сама программа. Мы можем взять эту цифру, а можем взять другую. Обычно выбираем сечения имеющиеся в наличии в магазине.

Итак, что у нас получилось показано на рисунке:

В нашем примере для соблюдения всех условий прочности необходимо выбрать стропила с сечением 5х20 см. Но схема крыши показанная мной в прошлой статье имеет стропила с тремя точками опоры. Поэтому для её расчёта переходим к следующему шагу.

Нажимаем внизу рабочего экрана на вкладку «Строп.2» либо «Строп. 3″. При этом открывается окно расчёта стропил имеющих 3 точки опоры. Выбор нужной нам вкладки производим в зависимости от места расположения средней опоры (стойки). Если она расположена правее середины стропила, т.е. L/L1 2, то пользуемся вкладкой «Строп.3″. Если стойка ровно по середине, можете использовать любую вкладку, результаты будут одинаковые.

– на схеме стропил переправляем размеры в ячейках залитых голубым цветом (кроме Ru);

– по тому же принципу, что был описан выше, выбираем размеры сечения стропил. Для нашего примера, я принял размеры 5х15 см. Хотя можно было и 5х10 см. Просто привык уже работать с такими досками, да и запас прочности будет побольше.

Теперь важно: с полученного при расчёте рисунка нам нужно будет выписать значение вертикальной нагрузки, действующей на стойку (в нашем примере (см. рис. выше) она равна 343,40 кг) и изгибающего момента действующего на стойку (Моп.=78,57 кгхм). Эти цифры будут нужны нам далее при расчёте стоек и балок перекрытия.

Далее, если вы перейдёте во вкладку «Арка«, откроется окно расчёта стропильной системы представляющей собой коньковую арку (два стропила и затяжка). Я её рассматривать не буду, для нашей крыши она не подойдёт. Слишком у нас большой пролёт между опорами и маленький угол наклона скатов. Там получатся стропила сечением порядка 10х25 см, что для нас конечно непреемлемо. Для более маленьких пролётов такую схему использовать можно. Уверен, кто понял то, о чём я писал выше, тот сам разберётся и с этим расчётом. Если всё же появятся вопросы, пишите в комментариях. А мы переходим к следующему шагу.

Переходим на вкладку «Стойка». Ну здесь всё просто.

– определённые нами ранее значения вертикальной нагрузки на стойку и изгибающего момента вносим на рисунке соответственно в ячейки «N=» и «М=». Они у нас были записаны в килограммах, мы вписываем их в тоннах, при этом значения автоматически округляются;

– также на рисунке меняем высоту стойки (в нашем примере это 167 см) и ставим размеры выбранного нами сечения. Я выбрал доску 5х15 см. Внизу в центре видим надписи «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. обеспечено». Значит всё впорядке. Коэффициенты запаса «Кз» очень большие, поэтому можно смело уменьшать сечение стоек. Но мы оставим как есть. Результат расчёта на рисунке:

Переходим на вкладку «Балка«. На балки перекрытия действуют одновременно распределённая нагрузка и сосредоточенная. Нам нужно учесть обе. В нашем примере балки одинакового сечения перекрывают пролёты разной ширины. Мы конечно же производим расчёт для более широкого пролёта:

— в табличке «Распределённая нагрузка» указываем шаг и пролёт балок (мы из примера берём 0,6 м и 4 м соответственно);

— принимаем значения Нагр.(норм.)=350 кг/м² и Нагр.(расч.)=450 кг/м². Значения этих нагрузок в соответствии со СНиПом усреднены и взяты с хорошим запасом прочности. В них включена нагрузка от собственного веса перекрытий и эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);

— в строку «В, заданная» вписываем выбранную нами ширину сечения балок (в нашем примере это 10 см);

– в строчках «Н, прочность» и «Н, прогиб» будут указаны минимально возможные высоты сечения балок при которых она не сломается и прогиб её будет допустимым. Нас интересует большая из этих цифр. Высоту сечения балки мы принимаем исходя из неё. В нашем примере подойдёт балка сечением 10х20 см:

Итак, если бы у нас не было стоек опирающихся на балки перекрытия, расчёт на этом был бы закончен. Но стойки в нашем примере есть. Они то и создают сосредоточенную нагрузку, поэтому продолжаем заполнять таблички «Сосредоточенная нагрузка» и «Распред.+сосредоточ.«:

– в обе таблички вносим размеры наших пролётов (тут думаю всё понятно);

– в табличке «Сосредоточенная нагрузка» меняем значения Нагр.(норм.) и Нагр.(расч.) на цифру которую мы получили выше при расчёте стропил с тремя точками опоры — это вертикальная нагрузка на стойку (в нашем примере 343,40 кг);

– в обе таблички вписываем принятую ширину сечения балки (10 см);

– высоту сечения балки определяем по табличке «Распред.+сосредоточ.» . Снова ориентируемся на большее значение. Для нашей крыши принимаем 20 см (см. рис. выше).

На этом расчёт стропильной системы закончен.

Чуть не забыл сказать: используемая нами расчётная программа применима для стропильных систем сделанных из сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы европейской и японской. Вся используемая древесина 2-го сорта. При использовании другой древесины, в программу нужно будет внести некоторые изменения. Так как другие породы дерева в нашей стране используются редко, я сейчас не буду расписывать, что нужно изменять.

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 стропила для крыши: определение длины, сечения и нагрузки на стропила

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.

Читайте также:  Способы визуально увеличить потолок в узкой прихожей

Содержание

Специфика расчета стропильного каркаса

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:

  1. 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.
  2. Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
  3. 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/Rизг. 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.

Rизг 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.

Как рассчитать стропила: рассчитываем правильно

Погодные условия нашей страны непостоянны, поэтому система стропил строящегося дома должна обладать достаточно высокими надежностью и прочностью. В данной статье рассказано о том, как рассчитать стропила и стропильную систему, различные нагрузки на них и приведен пример такого расчета.

Независимо от выбранной формы будущей крыши ее система стропил должна быть достаточно прочной, для чего необходимо прежде всего грамотно и правильно рассчитать систему стропильную.

Первоочередной задачей проектировщика и архитектора является не проектирование внешнего вида здания, а качественно выполнить расчет прочности планируемого дома, в том числе и его системы стропил.

Расчет системы стропил включает в себя целый ряд различных параметров, к которым относятся:

  • вес кровельных материалов, используемых для покрытия кровли, например – мягкая кровля, ондулин, натуральная черепица и т.д.;
  • вес используемых при внутренней отделке материалов;
  • вес самой конструкции системы стропил;
  • расчет балок и стропил;
  • внешние погодные воздействия на кровлю и другие.

В процессе выполнения расчета стропильной системы следует обязательно рассчитать следующие позиции:

  1. Расчет сечения стропил;
  2. Шаг стропил, т.е. расстояние между ними;
  3. Пролеты системы стропил;
  4. Проектирование стропильной фермы и выбор, какая схема крепления стропил – наслонные или висячие – будет применяться при строительстве;
  5. Анализ несущих возможностей фундамента и опор;
  6. Расчет таких дополнительных элементов, как затяжки, связывающие конструкцию стропил, предотвращая ее «разъезжание» и раскосы, позволяющие «разгрузить» стропила.

При использовании типового проекта нет необходимости задумываться о том, как рассчитать стропильную систему, поскольку все расчеты уже выполнены. В случае же строительства по индивидуальному проекту все необходимые расчеты следует выполнять заранее.

Заниматься кровельными работами своими руками и расчетами должен специалист, обладающий достаточной квалификацией и имеющий необходимые знания и умения.

  1. Требования к элементам конструкции стропил
  2. Расчет снеговой нагрузки
  3. Расчет ветровой нагрузки
  4. Расчёт сечений стропил и прочих элементов системы стропил
  5. Пример расчета системы стропил

Требования к элементам конструкции стропил

Для изготовления элементов конструкции стропил используют древесину хвойных пород, влажность которой не должна превышать 20%.

Современный кровельный деревянный материал предварительно обрабатывают специальными защитными препаратами. Такие параметры, как толщина стропил, выбираются в соответствии с расчетами, рассмотренными ниже.

Нагрузки, оказывающие влияние на конструкцию стропил и в связи с которыми может потребоваться усиление стропильной системы, в соответствии с продолжительностью воздействия разделяются на две категории: временные и постоянные:

  1. Постоянные нагрузки включают в себя нагрузки, создаваемые собственным весом конструкции стропил, весом материалов для кровли, обрешетки, теплоизоляции и использованных при отделке потолка материалов. На них оказывают непосредственное влияние размеры стропил;
  2. Временные нагрузки, можно также разделить на кратковременные, длительные и особые. Кратковременные нагрузки включают в себя вес рабочих, выполняющих кровельные работы, а также вес используемых ими инструментов и оборудования. Кроме того, к кратковременным нагрузкам относят ветровые и снеговые нагрузки на кровлю. Особые нагрузки включают в себя довольно редко возникающие воздействия, такие как землетрясения.

Чтобы рассчитать стропильную систему, используя предельные состояния данных групп нагрузок, необходимо учитывать их наиболее неблагоприятное сочетание.

Расчет снеговой нагрузки

Наиболее полное рассчитываемое значение нагрузки снежного покрова вычисляется при помощи формулы:

  • где Sg – принимаемое из таблицы расчётное значение массы снежного покрова на 1 м 2 горизонтальной земной поверхности;
  • µ — коэффициент, определяющий переход от веса снежного покрова на земле к снеговой нагрузке на кровельное покрытие.

Значение коэффициента µ выбирается в зависимости от угла уклона скатов кровли:

µ=1, если углы уклона ската крыши не превышают 25°.

µ=0,7 в случае, когда углы уклона скатов находятся в диапазоне 25-60°.

Важно: в случае, если угол уклона кровельного ската превышает 60 градусов, значение нагрузки снежного покрова не учитывается при выполнении расчета системы стропил.

Расчет ветровой нагрузки

Для вычисления расчетного значения средней ветровой нагрузки на определенной высоте над уровнем земли используется следующая формула:

Где Wo – установленное нормативами значение нагрузки ветра, принимаемое из таблицы согласно ветрового района;

Читайте также:  Какая цветовая гамма идеально подходит для оформления спальни

k — учитывающий изменение давления ветра в зависимости от высоты коэффициент, выбираемый из таблицы, в зависимости от того, в какой местности ведется строительство:

  1. В столбце «А» указываются значения коэффициента для таких местностей, как открытые побережья водохранилищ, озер и морей, тундры, степи, лесостепи и пустыни;
  2. Столбец «В» включает значения для городских районов, лесных массивов и прочих местностей, покрытых равномерно препятствиями, высота которых превышает 10 метров.

Важно: тип местности при расчете ветровой нагрузки на кровлю может изменяться в зависимости от направления ветра, используемого при расчете.

Расчёт сечений стропил и прочих элементов системы стропил

Сечение стропил зависит от следующих параметров:

  • Длина стропильных ног;
  • Шаг, с которым установлены стропила каркасного дома;
  • Расчетная величина различных нагрузок в данной местности.

Приведенные в таблице данные не являются полноценным расчетом системы стропил, они являются лишь рекомендуемые для использования при расчетах, когда стропильные работы будут производиться для простых кровельных конструкций.

Приведенные в таблице значения соответствуют максимально возможным нагрузкам на систему стропил для Московской области.

Приведем для системы стропил размер прочих элементов конструкции стропил:

  • Мауэрлат: брусья сечением 150х150, 150х100 или 100х100 мм;
  • Диагональные ендовы и ноги: брусья сечением 200х100 мм;
  • Прогоны: брусья сечением 200х100, 150х100 или 100х100 мм;
  • Затяжки: брусья сечением 150х50 мм;
  • Ригели, выступающие в качестве опор для стоек: брусья сечением 200х100 или 150х100 мм;
  • Стойки: брусья сечением 150х150 или 100х100 мм;
  • Доски короба карниза, подкосы и кобылки: брусья сечением 150х50 мм;
  • Подшивочные и лобовые доски: сечение (22-25)х(100-150) мм.

Пример расчета системы стропил

Приведем конкретный пример расчета системы стропил. В качестве исходных данных возьмем следующие:

  • расчетная нагрузка на кровлю равна 317 кг/м 2 ;
  • нормативная нагрузка составляет 242 кг/м 2 ;
  • угол уклона скатов равен 30º;
  • длина пролетов в горизонтальных проекциях составляет 4,5 метра, при этом L1 = 3 м, L2 = 1,5 м;
  • Шаг монтажа стропил составляет 0,8 м.

Крепление ригелей к ногам стропил производится при помощи болтов во избежание «размочаливания» его концов гвоздями. В связи с этим значение сопротивления изгибу древесного материала второго сорта с ослабленным сечением составляет 0,8.

Непосредственно расчет системы стропил:

  • Расчет действующей на один метр погонной длины стропила нагрузки:
  • В случае, если уклон скатов кровли не превышает 30 градусов, стропила рассчитываются как изгибаемые элементы.

Согласно этому выполняется рассчитывается максимальный изгибающий момент:

М = -qрх(L1 3 + L2 3 ) / 8х(L1+L2) = -254 х (3 3 +1,5 3 ) / 8 х (3+1,5) =-215 кг х м = -21500 кг х см

Примечание: знак «минуса» указывает, что направление изгиба действует противоположно прикладываемой нагрузке.

  • Далее рассчитывается необходимый требуемый момент сопротивления изгибу для стропильной ноги:

W = M/Rизг = 21500/104 = 207 см 3

  • Для изготовления стропил обычно используются доски, толщина которых составляет 50 мм. Возьмем ширину стропила, равную стандартному значению, т.е. b=5 см.

Высота стропил при этом рассчитывается с использованием необходимого момента сопротивления:

h = √(6хW/b) = √(6х207/5) = √249 =16 см

  • Получены следующие размеры стропила: сечение b = 5 см, высота h = 16 см. Сверяясь с размерами пиломатериалов согласно ГОСТ, выбираем ближайший размер, подходящий под данные параметры: 175х50 мм.
  • Полученное значение сечения стропил проверяется на прогибание в пролете: L1=300 см. Первым делом следует выполнить расчет стропильной ноги данного сечения на момент инерции:

J = bh 3 /12 = 5×17,5 3 /12 = 2233 см 3

Далее рассчитывается прогиб в соответствии с нормативами:

fнор = L/200 = 300/200 = 1,5 см

Наконец, следует рассчитать прогиб под воздействием нормативных нагрузок в данном пролете:

f = 5 х qн х L 4 / 384 х E х J = 5 х 1,94 х 300 4 / 384 х 100000 х 2233 = 1 см

Значение расчетного прогиба в 1 см меньше значения нормативного прогиба, составляющего 1,5 см, поэтому выбранное ранее сечение досок (175х50 мм) подходит для строительства данной системы стропил.

  • Рассчитываем усилие, действующее вертикально в месте схождения стропильной ноги и подкоса:

N = qр х L/2 + M х L/(L1хL2) = 254х4,5/2 – 215х4,5/(3х1,5) = 357 кг

Данное усилие затем раскладывается на:

  • 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 обычно задаются заранее или рассчитываются с помощью схемы будущей кровли.

В связи с небольшими нагрузками следует конструктивно подойти к расчету сечения подкоса и проверке его сечения.

Если в роли подкоса будет использоваться доска, толщина которой составляет 5 см, а высота – 10 см (общая площадь равна 50 см 2 ), то выдерживаемая ей нагрузка сжатия рассчитывается по формуле:

Н = F х Rсж = 50 см² х 130 кг/см² = 6500 кг

Полученное значение почти в 20 раз превышает требуемое, составляющее 315 кг. Несмотря на это, сечение подкоса не будет уменьшено.

Более того, для предотвращения его выворачивания к нему будут пришиты с двух сторон бруски, сечение которых составляет 5х5 см. Данное крестообразное сечение позволит повысить жесткость подкоса.

  • Далее произведем расчет распора, воспринимаемого затяжкой:

Н = S х cos m = 239 х 0,866 = 207 кг

Толщина ригеля-схватки задается произвольно, b=2,5 см. Исходя из расчетного сопротивления древесины растяжению, равного 70 кг/см 2 , рассчитаем необходимое значение высоты сечения (h):

h = Н/b х Rрас = 207 / 2,5х70 =2 см

Сечение схватки получило довольно небольшие размеры 2х2,5 см. Допустим, что она будет изготавливаться из досок размером 100х25 мм и крепиться винтами диаметром 1,4 см. Для расчета необходимо использовать формулы, используемые при расчете винтов на срез.

Тогда значение рабочей длины глухаря (винта, диаметр которого превышает 8 мм) принимается в зависимости от толщины доски.

Расчет несущей способности одного винта выполняется следующим образом:

Tгл = 80 х dгл х a = 80х1,4х2,5 = 280 кг

Крепление схватки требует установки одного винта (207/280).

Чтобы не допустить смятия древесного материала в месте винтового крепления, количество винтов рассчитывается с помощью формулы:

Tгл = 25 х dгл х a = 25х1,4х2,5 = 87,5 кг

В соответствии с полученным значением крепление стяжки потребует трех винтов (207/87,5).

Важно: толщина доски для затяжки, составляющая 2,5 см, выбрана для демонстрации расчета винтов. На практике с целью использования одинаковых деталей толщина или сечение затяжки обычно соответствует параметрам стропил.

  • Наконец, следует заново произвести пересчет нагрузок всех конструкций, изменив ориентировочный собственный вес на расчетный. Для этого с использованием геометрических характеристик элементов системы стропил рассчитывается общий объем пиломатериалом, необходимых для монтажа системы стропил.

Данный объем умножается на вес древесины, вес 1 м 3 которой равен примерно 500-550 кг. В зависимости от площади кровли и шага стропил рассчитывается вес, который измеряется в кг/м 2 .

Стропильная система обеспечивает в первую очередь надежность и прочность возводимой кровли, поэтому ее расчет, а также различные сопутствующие расчеты (например, расчет стропил и балок) следует выполнять грамотно и тщательно, не допуская ни малейшей ошибки.

Доверять выполнение таких расчетов рекомендуется профессионалам, имеющим необходимый опыт и соответствующую квалификацию.

Расчёт стропильной системы своими силами

Стропильная система — это основная часть крови, которая воспринимает все нагрузки, действующие на крышу, и противостоит им. Чтобы обеспечить качественное функционирование стропил, требуется правильный расчёт параметров.

Как рассчитать стропильную систему

Чтобы сделать расчёт применяемых в стропильной системе материалов своими силами, представлены упрощённые расчётные формулы с целью повысить прочность элементов системы. Данное упрощение увеличивает количество применяемых материалов, но если крыша имеет небольшие габариты, то такое увеличение будет незаметным. Формулы позволяют рассчитать следующие виды крыш:

  • односкатные;
  • двускатные;
  • мансардные.

Срок службы крыши во многом зависит от правильного расчёта

Видео: расчёт стропильной системы

Расчёт нагрузки на стропила двускатной крыши

Для постройки наклонной кровли необходим несущий прочный каркас, к которому будут крепиться все остальные элементы. При разработке проекта выполняется расчёт требуемой длины и площади поперечного сечения стропильного бруса и других частей стропильной системы, на которые будут действовать переменная и постоянная нагрузки.

Для расчёта системы нужно учитывать особенности местного климата

Нагрузки, которые действуют постоянно:

  • масса всех элементов конструкции крыши, таких, как кровельный материал, обрешётка, гидроизоляция, теплоизоляция, внутренняя обшивка чердака или мансарды;
  • масса оборудования и различных предметов, которые крепятся стропилам внутри чердака или мансарды.
  • нагрузка, создаваемая ветром и выпавшими осадками;
  • масса работника, который выполняет ремонт или очистку.

К переменным нагрузкам также относятся сейсмическая нагрузка и другие виды особых нагрузок, которые предъявляют дополнительные требования к конструкции кровли.

От ветровой нагрузки зависит угол наклона ската

В большинстве областей Российской Федерации остро стоит проблема снеговой нагрузки — стропильная система должна воспринимать выпавшую массу снега без деформации конструкции (требование наиболее актуально к односкатным крышам). При уменьшении угла наклона крыши снеговая нагрузка возрастает. Обустройство односкатной крыши с близким к нулевому углом наклона требует установку стропил, имеющих большую площадь поперечного сечения, с маленьким шагом. Также постоянно потребуется выполнять её очистку. Это относится и к крышам с углом наклона до 25 о .

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: S = Sg × µ, где:

  • Sg — масса снегового покрова на плоской горизонтальной поверхности размером 1 м 2 . Значение определяется согласно таблицам в СНиП «Стропильные системы» исходя из требуемой местности, в которой ведётся строительство;
  • µ — коэффициент, учитывающий угол наклона ската кровли.

При угле наклона до 25 0 значение коэффициента составляет 1,0, от 25 о до 60 о — 0,7, свыше 60 о — значение снеговых нагрузок в расчётах не участвует.

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W = Wo × k, где:

  • Wo — величина ветровой нагрузки, определяемая согласно табличным значениям, учитывая характер местности, где ведётся строительство;
  • k — коэффициент, который учитывает высоту постройки и характер местности.

При высоте постройки, равной 5 м, значение коэффициентов составляет kА=0,75 и kБ=0,85, 10 м — kА=1 и kБ=0,65, 20 м — kА=1,25 и kБ=0,85.

Сечение стропила на крышу

Рассчитать размер стропильного бруса не составляет труда, если учесть следующий момент — кровля это система треугольников (относится ко всем видам кровли). Располагая габаритными размерами здания, значением угла наклона крыши или высоты конька и используя теорему Пифагора, определяется размер длины стропил от конькового бруса до наружного края стены. К этому размеру прибавляется длина карниза (в случае, когда стропила выступают за стену). Иногда карниз делается за счёт монтажа кобылок. Рассчитывая площадь крыши, значения длин кобылок и стропил суммируются, что позволяет вычислить необходимое количество кровельного материала.

Для определения сечения применяемого бруса при возведении любого типа кровли, в соответствии с требуемой длиной стропила, шагом его установки и другими параметрами, лучше всего применять справочники.

Диапазон размеров стропильного бруса лежит в пределах от 40х150 до 100х250 мм. Длина стропила определяется углом наклона и расстоянием между стенами.

Увеличение наклона крыши влечёт за собой увеличение длины стропильного бруса, и, соответственно, увеличение площади поперечного сечения бруса. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую прочность конструкции. В то же время уровень снеговой нагрузки снижается, а это значит, что устанавливать стропила можно с большим шагом. Но увеличивая шаг, вы увеличиваете общую нагрузку, которая будет воздействовать на стропильный брус.

Делая расчёт, обязательно учитывайте все нюансы, такие, как влажность, плотность и качество пиломатериалов, если строится кровля из дерева, толщину применяемого проката — если кровля из металла.

Основной принцип расчётов заключается в следующем — величина нагрузки, действующей на крышу, определяет размер сечения бруса. Чем больше сечение, тем прочнее конструкция, но тем больше и её общая масса, а соответственно больше нагрузка на стены и фундамент здания.

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

Жёсткость конструкции стропильной системы является обязательным требованием, и её обеспечение исключает прогиб при воздействии нагрузок. Стропила прогибаются в случае допущенных ошибок в расчётах конструкции и величины шага, с которым устанавливается стропильный брус. В случае, когда данный дефект выявлен после окончания работ, необходимо укрепить конструкцию с помощью подкосов, тем самым вы увеличите её жёсткость. При длине стропильного бруса более 4,5 м применение подкосов является обязательным, так как прогиб будет образовываться в любом случае под воздействием собственного веса бруса. Данный фактор обязательно принимается во внимание при выполнении расчётов.

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

Стандартный шаг, с которым выполняется установка стропил в жилом доме, составляет порядка 600–1000 миллиметров. На его величину влияет:

  • расчётная нагрузка;
  • сечение бруса;
  • характеристика кровли;
  • угол наклона крыши;
  • ширина материала утеплителя.

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:

  1. Выбирается оптимальный шаг установки.
  2. Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
  3. Полученное число округляется до целого.
  4. Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.

Для того чтобы высчитать требуемое количество стропил, необходимо учесть межосевое расстояние между ними.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

  1. Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
  2. В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
  3. В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90 о , для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
  4. При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
  5. Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (Lдд+2×Lфс) × (Lc+Lкс), где:

  • Lдд – длина стены;
  • Lфс – длина свеса фронтона;
  • Lc – длина стропильного бруса;
  • Lкс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м 2 .

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м 2 .

Если в качестве кровельного материала используется черепица или мягкое покрытие в рулонах, то длина скатов станет на 0,6–0,8 м меньше.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Видео: стропильная система двускатной крыши

Как рассчитать длину стропил вальмовой крыши

Несмотря на разнообразие типов крыш, их конструкция состоит из одних и тех же элементов стропильной системы. Для крыш вальмового типа:

  1. Коньковая опорная балка или коньковый брус — является несущим элементом конструкции кровли вальмового типа. К нему выполняется крепление диагональных стропил. Длина бруса рассчитывается по формуле: Lконька = L — D, где L и D равны длине и ширине сторон здания.
  2. Центральное стропило — брус, который располагается по краю стропильной системы и формирует угол наклона фронтонного ската крыши. Верхним краем упирается в коньковый брус. Длина центральных стропил рассчитывается по формуле: Lцентр.стропил = h 2 + d 2 , где h — высота конька, а d — расстояние от торца конька до стены.

В вальмовой крыше есть несколько типов стропил

  • Промежуточные или рядовые стропила — образуют поверхность трапециевидного ската. Устанавливаются согласно рассчитанному шагу. Длина рядовых стропил рассчитывается по аналогичной формуле для центральных стропил.
  • Диагональные стропила (боковые, рёбра, накосные или угловые стропила) — стропильный брус, который верхним краем упирается в торец конька, а нижней частью — в угол дома. Диагональные стропила обуславливают форму скатов кровли. Длина диагональных стропил рассчитывается по формуле: Lдиаг. стропил=√(L 2 +d 2 ), где L — длина центрального стропила, а d — расстояние от нижней части стропильного бруса до угла дома.

    Для строительства вальмовой крыши нужно расчитать размеры каждого стропила в отдельности

  • Нарожники или короткие стропила — короткий стропильный брус, который верхним концом монтируется к диагональному стропилу и формирует угловую часть трапециевидного ската. Длина нарожников рассчитывается по следующим формулам:
    • первый нарожник L1 = 2L/3, где L — длина промежуточного стропила;
    • следующий нарожник L2 = L/3, где L — длина промежуточного стропила.
  • Расчёт необходимого удлинения стропил для образования свеса карниза выполняется по формуле DL = k/cosα, где k — расстояние от края свеса карниза до стены, cosα – косинус угла наклона кровли.
  • Угол наклона рядовых стропил определяется по формуле Β = 9 о — α, где α – угол наклона ската кровли.
  • Видео: стропильная система вальмовой крыши

    Что влияет на угол наклона стропил

    Например, наклон односкатной кровли равен порядка 9–20 о , и зависит от:

    • типа кровельного материала;
    • климата в регионе;
    • функциональных свойств строения.

    В случае, когда у кровли имеется два, три или четыре ската, то кроме географии строительства влияние будет оказывать и назначение чердачного помещения. Когда назначение чердака будет состоять в хранении различного имущества, то большая высота не требуется, а в случае использования в качестве жилого помещения потребуется оборудование высокой крыши с большим углом наклона. Отсюда и вытекает:

    • внешний вид фасадной части дома;
    • применяемый материал кровли;
    • влияние погодных условий.

    Естественно, что для местности с сильным ветром оптимальным выбором будет крыша с малым углом наклона — для снижения ветровой нагрузки на конструкцию. Это относится и к регионам с жарким климатом, где зачастую количество осадков минимально. В областях с большим количеством осадков (снег, град, дождь) требуется максимальный угол наклона кровли, который может составлять до 60 о . Такая величина угла наклона минимизирует снеговую нагрузку.

    Угол наклона ската любой крыши во многом зависит от особенностей климата

    В итоге для правильного расчёта угла наклона кровли требуется учитывать все вышеуказанные факторы, поэтому расчёт будет вестись в диапазоне величин от 9 о до 60о . Очень часто результат расчётов показывает, что идеальный угол наклона лежит в пределах от 20 о до 40 о . При этих значениях допускается применение почти всех типов кровельных материалов — профнастила, металлочерепицы, шифера и прочих. Но следует учесть, что каждый кровельный материал также имеет свои требования к конструкции крыш.

    Не имея в распоряжении размеров стропил нельзя начать возведение крыши. Отнеситесь к данному вопросу со всей серьёзностью. Не ограничивайтесь только расчётами стропильной системы, выбором её конструкции и определением действующих нагрузок. Строительство дома является цельным проектом, в котором все взаимосвязано. Ни в коем случае не следует рассматривать по отдельности такие элементы, как фундамент, несущая конструкция стен, стропила, кровля. Качественный проект обязательно учитывает все факторы комплексно. И если планируется строительство жилья для собственных нужд, то лучшим решением станет обращение к специалистам, которые решат насущные вопросы и выполнят проектирование и строительство без ошибок.

    Читайте также:  Как преобразить интерьер с помощью обычного текстиля

    Как произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши с помощью онлайн калькулятора

    10.02.2017 44,549 Просмотров

    Другое название двускатной разновидности крыши – щипцовая.

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

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

    Двускатную крышу достаточно просто сделать своими руками.

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

    Расчет двускатной крыши можно произвести с помощью нашего онлайн калькулятора.

    Устройство крыши

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

    В стропильной системе мансарды имеются следующие элементы:

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

    Устройство двускатной крыши

    Расчет стропильной системы двухскатной крыши — онлайн калькулятор

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

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

    Калькулятор производит расчет кровли двухскатной крыши.

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

    Ниже представлены калькуляторы для других видов крыш:

    Обозначения полей в калькуляторе

    Результаты расчетов

    Регион снеговой нагрузки

    Описание полей калькулятора

    Рекомендации

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

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

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

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

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

    Расчет стропильной системы двухскатной крыши: калькулятор

    Расчет параметров стропил

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

    Варьировать такой показатель может от 60 до 100 см.

    Чтобы вычислить количество стропил необходимо:

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

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

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

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

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

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

    Для такого параметра нужно учитывать:

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

    Расчет параметров стропил

    Определение угла наклона

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

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

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

    Более подробно про оптимальный угол наклона вы можете прочитать здесь.

    Важно: минимально допустимое значение угла ската равно 5 градусов.

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

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

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

    Определение угла наклона крыши

    Расчет нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

    Чтобы рассчитать нагрузку, производимую снегом, нужно:

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

    Количество кровли

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

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

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

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

    Как рассчитать площадь двускатной крыши:

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

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

    Заключение

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

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

    Полезное видео

    Видео-инструкция по пользованию калькулятором:

    Расчет стропильной системы

    1. Как рассчитать параметры?
    2. Как определить угол наклона?
    3. Особенности расчёта нагрузки
    4. Сечение
    5. Количество материала

    Стропила – вторые по значимости после чердачно-потолочных (горизонтальных) и вертикальных (поддерживающих крышу) балок, являющихся основными. На стропила идут чуть менее толстые, чем балочные и вертикальные, доски.

    Как рассчитать параметры?

    Для расчёта параметров стропильной системы мастер должен знать:

    сколько скатов крыши – один, два или больше (мансардный тип);

    какова высота потолков в доме, толщина и количество несущих (и ненесущих) стен в доме;

    допустимая нагрузка (в тоннах) на фундамент;

    как часто бывают сильные ветры (включая штормы и ураганы) в данной местности, каковы осадки (снегопад, град – удельная частота и интенсивность выпадения);

    как утепляется крыша изнутри (при обустройстве мансардного чердака под одну или несколько комнат).

    Стропильная система, наряду с кровлей и обрешёткой, не должна получиться хлипкой. Если крыша пологая (с одним или двумя скатами небольшой крутизны), то она должна выдержать нескольких человек, одновременно поднявшихся на неё.

    Мастеру потребуются школьные знания геометрии. Дело в том, что одно- или двускатная крыша, не говоря о мансардной, обладает внутренним пространством чердака, визуально разбитым на прямоугольные треугольники. Сторонами прямых углов в этих треугольниках являются горизонтальное перекрытие (пол чердака, являющийся потолком, вернее, его балки) и вертикальные подпорки, создающие второе ребро жёсткости.

    Для односкатной крыши всё просто: одна из 4-х несущих стен (в случае одиночного прямоугольного плана дома, без изрезанной формы в виде веранды и хозпристроек, отдельно стоящей прихожей/коридора) надстраивается на один или несколько рядов кирпичей (или пеноблоков) выше. Две меньшие (боковые) пристраиваются и подгоняются соответственно. В поперечно-вертикальном разрезе чердак такого дома – единственный прямоугольный треугольник.

    Двускатная крыша – 2 таких треугольника. Они необязательно могут быть равными – скаты крыши по своей ширине могут различаться, это зависит от пожеланий мастера. Здесь полезно вспомнить, например, о теореме Пифагора, гласящей об эквивалентности квадрата длины гипотенузы прямоугольного треугольника и суммы квадратов длин его же катетов, а также о синусе, косинусе и тангенсе угла.

    Эти элементарные знания помогут точно рассчитать, сколько материала – доски с прямоугольным сечением или квадратного бруса – реально нужно, чтобы уложить высококачественную и надёжную стропильную опору для обрешётки и кровли.

    Расчет параметров стропил состоит в следующем: мастер (и/или владелец) отталкивается от шага, выбранного с учётом индивидуальных особенностей возводимой крыши. На эту характеристику влияет определённая кровля (стальная, шифер или сотовый поликарбонат, пластиковая черепица или другая) и суммарная масса крыши (вместе с обрешёткой). Шаг стропил (и обрешётки) – 6-10 дм.

    Для вычисления численности стропильных элементов определитесь с габаритами ската, поделите эту величину на шаговый интервал, затем прибавьте единицу к этому результату.

    При учёте второго ската этот же результат удвойте.

    Длина одного отрезка стропильной системы рассчитывается определенным образом.

    Определитесь с высотой крыши. Для жилой комнаты (зоны) на чердаке высота конька крыши должна быть не менее 2-х метров.

    Чтобы комната получилась повыше и реально оказалась жилой, а не служила просто чердаком либо складом, можно взять и 4-метровую высоту.

    Разделите ширину дома надвое. К примеру, пусть возведено 6-метровое по ширине строение – половина расстояния равняется 3 м.

    По теореме Пифагора, в данном случае длина стропил (гипотенузы) рассчитывается так:

    при полуширине дома в 3 м и высоте конька крыши в 3 м получим 9+9=18, а квадратный корень из 18 – приближённо 4,24;

    с учётом точной подгонки можно отпилить чуть больший кусок от бруса или доски из комплекта;

    с учётом запиливания стропильных балок в конструкцию к полученной величине прибавляют до 70 см.

    В данном случае, чтобы создать навесной запас (продолжительный дождь не намочит стены при некотором боковом ветре с любой стороны), возможно сразу подготовить 5-метровые доски (или отрезки бруса). Ширина стропил для постройки крыши выбирается исходя из расчёта нагрузки от крыши в сборе, типа древесины (сорт по твёрдости), выбранного для конструкции, длины стропил и шага их расположения.

    Как определить угол наклона?

    Для вычисления угла наклона в расчёт берут материал кровли:

    не менее 22 градусов для шифера (иначе – вода попадёт в зазоры);

    металлочерепица – не менее 14 градусов (в противном случае листы сорвёт сильным ветром);

    профилированный настил – не менее 12 градусов;

    битумочерепица – не более 15 градусов (при превышении слезание элементов с крыши, ибо закрепляются они на мастике).

    Рулонные материалы – угол в 3-25 градусов. Параметр определяется количеством слоёв: чем их больше, тем выше угол наклона. При повышении угла наклона чердак увеличивается в объёме, а с ним и количество материалов, затраченных на возведение крыши.

    Скат не должен устанавливаться на угол менее 3-х градусов.

    Можно вместо крыши установить толстое перекрытие –и покрыть его битумом. В этом случае перекрытие отбортовывается на небольшую высоту со всех сторон по периметру. В любом месте бортика просверливается отверстие для стока воды, в которое вводится водосток. Тогда и крыша не нужна как таковая – чердак будет полностью отсутствовать. Но такое решение имеет ряд недостатков, один из которых – образование толстого слоя ряски и водорослей на рубероиде, выполняющем роль мощной гидроизоляции. К тому же зимой там будет скапливаться снег и лёд. Летом это перекрытие будет перегреваться, отчего в доме будет очень жарко.

    Разберемся, как рассчитывается угол ската.

    Для треугольника чердака в разрезе вычисляется тангенс острого угла, на который и наклоняются стропила, обрешётка и кровля. Этот тангенс равен отношению высоты кровли к полудлине основания (перекрытия). Число должно получиться равным менее единицы.

    Арктангенс («обратный тангенс») полученной величины в сумме даёт угол в радианах, который переводится в градусы (радиан равен приближённо 57 градусам).

    Угол наклона крышного настила (стропила, обрешётка и кровля) может быть вычислен и экспериментально. Некоторые мастера оценивают данную величину лишь по теореме Пифагора и общим рекомендациям к углу наклона, располагая конкретными досками (например, 6-метровыми) для балок и стропил. Иногда бывает, что строительство дома – начиная с закладки фундамента – происходит в соответствии с длиной заранее купленных досок и/или бруса, идущих на стропильную систему и имеющихся в данный момент в продаже. То есть квадратура дома, если позволяет площадь участка, рассчитывается с крыши (стропильной системы), под будущие стропила которой и подгоняется закладка фундамента и выкладка стен. Это делают, чтобы не тратить лишнее время на перерасчёт и лишнее пиление/сращивание досок, а сразу же изменить проект должным образом, не подгоняя крышу под него.

    Данная особенность дачного/загородного строительства касается лишь несложных одно- и двускатных крыш.

    Особенности расчёта нагрузки

    Нагрузка на стропила подразделяется на постоянную, переменную и особую. Первая – статичная: влияние оказывают общий вес крыши, включая обрешётку и утеплитель, конструкцию и разновидность кровельного настила, крепёж и водосборный сток по периметру здания. Усреднённое значение – порядка 50 кг/м2. Вторая – действие ветра и осадков, здесь рассчитывается парусность и сила тяжести дождевой воды, снега или града. Третья – землетрясение: какой бы магнитуды оно ни оказалось, тряска как минимум до нескольких баллов по шкале Рихтера не должна разворотить крышу, стены и фундамент строения. Облегчая задачу общего подсчёта нагруженности при всех этих дестабилизирующих факторах, к статичной и погодной нагрузке легко прибавить, скажем, 10-30% добавочного запаса прочности. Для большинства стройматериалов нагрузка не должна превышать 50 кг/м2.

    Если дом строится «на века», для будущих поколений, как раньше делали многие владельцы землевладений, то прочность заранее просчитывается ещё на этапе закладки фундамента.

    Так, для снега – при северной застройке, где его выпадает довольно много – дополнительная нагрузка достигает 320 кг/м2, по СНиПу. Это число значительно увеличивается и для ветровой нагрузки – предположим, крышу замело 30-сантиметровым слоем, снег слежался и уплотнился до 10-15 см, после чего поднялся ураган. Коэффициент ветронагрузки также указан в СНиПе №2.01.07-85. Для мансардных крыш расчёт снегонагрузки не важен – снег сдувается с крутых скатов сразу же при его выпадении; накопление его слоя происходит лишь на верхних скатах четырехскатной крыши.

    Высоко поднятая верхушка шатровой кровли беседки, образуя внушительный конус, учитывает лишь парусность при ветре – снеговая нагрузка здесь крайне мала.

    Особого подхода требуют так называемые вальмовые крыши. В такой конструкции две основные – фронтальная и задняя части – равны и имеют вид трапеций, характеризуются меньшим углом наклона, например, не более 30 градусов. Боковые – треугольные – по сравнению с основными задраны на больший угол, к примеру, 45 градусов, и также равны между собой. Вторые, в отличие от первых, не учитывают снеговую нагрузку – с них снег тут же скатывается. Первые же частично рассчитаны на возможность наслоения снега, но при сильных снегопадах и штормовом ветре при накоплении снега в высоту более 20-25 см образуется явление, похожее на сход лавин. Нагрузка обретает динамичный характер, как в случае с градом или ливнем.

    У полувальмовой крыши боковые скаты не доходят до уровня основных, а лишь частично покрывают этот уклон за счёт достройки боковых стен до отметки залегания первых. Здесь расчёт под давление снега корректируется исходя из угла наклона каждой из сторон. Если крыша двускатная или вальмовая, с приподнятой затяжкой (вторичная поперечная балка), то эта стяжка, подобно усиливающему треугольнику, не повысит заметно прочность стропил, так как давление одной из них компенсируется за счёт другой, противолежащей.

    Для усиления здесь всё же нужны дополнительные рёбра жёсткости – вертикальные подпорки, чем их больше, тем крыша станет устойчивее.

    Ссылка на основную публикацию