Расчет стропил деревянных: нагрузки, количества, длины, фермы системы дома из дерева, калькулятор, СНиП

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Для изготовления стропильных ног применяется качественный пиломатериал определенного сечения. Его прочностных характеристик должно быть гарантированно достаточно для того, чтобы конструкция крыши могла противостоять всем выпадающим на нее нагрузкам.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения их оптимального сечения

Чтобы определиться с этим параметром, придется провести некоторые вычисления. Посильную помощь сможет оказать калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения пиломатериала для их изготовления.

Цены на крепления для стропил

Необходимые пояснения по проведению расчетов будут приведены ниже.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Алгоритм проведения расчета сечения стропильных ног

Работа будет строиться в два этапа. Вначале с помощью калькулятора будет определена распределенная нагрузка на 1 погонный метр стропильной ноги. Затем, по приложенной таблице, можно будет подобрать оптимальный размер бруса для изготовления стропила.

Шаг первый – расчет распределенной нагрузки на стропильные ноги

Калькулятор расчёта запросит следующие значения:

  • Угол уклона ската. Эта величина напрямую связана с уровнями внешних нагрузок на кровлю – снеговую и ветровую.

С крутизной ската и, соответственно, с высотой конька (конькового узла) поможет разобраться специальный калькулятор, к которому ведет ссылка.

  • Тип планируемого кровельного покрытия. Естественно, что различные покрытия имеют собственную массу, которая предопределяет статическую нагрузку на стропильную систему. В калькуляторе уже учтены не только весовые характеристики различных покрытий, но и материалы обрешетки и утепления кровли.
  • Необходимо указать зону своего региона по уровню возможной снеговой нагрузки. Ее несложно определить по расположенной ниже карте-схеме:

Карта-схема для определения своей зоны по уровню снеговой нагрузки

  • Аналогичным образом определяется и зона по уровню ветрового давления – для этого существует своя карта-схема.

Карта-схема для определения зоны по степени ветрового воздействия на кровлю

  • Необходимо учесть особенности расположения здания на местности. Для этого нужно оценить его «окружение» и выбрать одну из трех предлагаемых зон, «А», «Б» или «В».

При этом есть нюанс. Все естественные или искусственные преграды для ветра могут приниматься в расчет только в том случае, если они расположены на расстоянии от дома, не превышающем величины 30×Н, где Н – это высота здания по коньку. Например, для здания высотой 7 метров получается круг с радиусом 210 метров. Если преграды расположены дальше, то это будет считаться открытой местностью.

  • Наконец, потребуется внести высоту дома в метрах (по коньку).
  • Последнее окно калькулятора – шаг установки стропильных ног. Чем чащи они устанавливаются – тем меньше будет распределенная нагрузка, выпадающая на каждую из них, но при этом, естественно, увеличивается их количество. Можно «поиграть» значением шага, чтобы проследить динамику изменения распределенной нагрузки – так появится возможность выбрать оптимальное значение для дальнейшего определения сечения стропил.
Шаг второй – определение сечения стропильной ноги

Итак, имеется значение распределённой нагрузки, выпадающей на погонный метр стропильной ноги. Наверняка, заранее была рассчитана и длина стропила (если нет, то рекомендуется перейти к соответствующему калькулятору). С этими данными уже можно войти в таблицу для определения сечения бруса.

Таблица для определения оптимального сечения бруса для изготовления стропильных ног

Есть еще один нюанс. Если стропила получаются слишком длинными, то для повышения их жесткости часто предусматриваются дополнительные усиливающие элементы системы – стойки (бабки) или подкосы. Они позволяют уменьшить расстояние «свободного пролета», то есть между соседними точками опоры. Именно это значение и будет необходимо для вхождения в таблицу.

На иллюстрации стрелками показан пример определения сечения стропила для распределенной нагрузки в 75 кг/погонный метр и с расстоянием между точками опоры в 5 метров. В левой части таблицы можно взять любое из предлагаемых значений, которое покажется удобнее: доски или брусья с минимальными сечениями: 40×200; 50×190; 60×180; 70×170; 80×160; 90×150; 100×140. Кроме того, можно использовать и бревно с диаметром 140 мм.

Стропила – основные несущие элементы конструкции крыши

От их качества и правильности расчета зависят долговечность и надежность всей кровельной конструкции в целом. Много важной информации по этому вопросу содержит статья нашего портала «Стропила своими руками» .

Расчет деревянных стропил крыши

Чтобы рассчитать не только количество, но и прочность деревянных стропил для крыши воспользуйтесь данным калькулятором.

Для того чтобы провести расчет необходимо ввести параметры в определенные ячейки, которые находятся в окошке слева «Исходные данные», и соответственно получить результат в окошке «Результат» справа.

Для определения условий эксплуатации стропил, вам нужно ввести такие значения как: длина и высота стропил, шаг, и срок службы стропил.

Определить характеристики стропилин вам поможет расчет с введением таких параметров: материал, ширина и высота стропилины, а также сорт древесины и пропитка.

Нагрузка на стропилины рассчитывается по таким параметрам: нормативная нагрузка, расчетная нагрузка, и коэффициент.

Если у вас какой-то параметр идет дробным числом, не бойтесь его вводить, формула запрограммированная под расчет с легкостью и точностью рассчитает все необходимое.

Калькулятор расчета деревянных стропил крыши

Длина (L1)м.
Угол наклона (P)град.
Гибкость стропилины
Расчет по прочности:
Gстропил.(кг./м. 2)(
Rтреб(кг./м. 2)
Запас(%)
Расчет по прогибу:
Fстропил.(см.)
Fmax(см.)
Запас(%)

Инструкция к калькуляторуИсходные данныеУсловия эксплуатации:Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.Характеристики стропилин:Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.Нагрузка:По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (qн) и расчетные (qр) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (qн1, qr1) и нагрузки справа (qн2, qr2).РезультатДлины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.Реакции (VA, VB и VC) — реакции, возникающие на опорах.Усилия (NA, NC, ND и NE) — усилия, возникающие в затяжке.Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.Расчет по прочности:Gстропил. — напряжение, возникающее в стропилах.Rтреб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.Запас — в случае, если Gстропил.>Rтреб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (Gстропил. Запись опубликована в Калькуляторы, Крыша и кровля, Строительные калькуляторы. Закладка ссылка.

Добавить комментарий Отменить ответ

КОНТАКТЫ КОМПАНИИ

Костромская Строительная компания ©
✆ телефон: +7(4942) 46-74-94
☑ пн-пт 9:00-19:00 ☑ сб-вс 10:00-17:00

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 стропил: как это делается?

Ни один дом невозможно построить без крыши, и ни одну кровлю невозможно возвести без несущей конструкции. Любое строительство начинается с проектирования и расчетов. Рассмотрим, как выполняется расчет стропил.

Проведение таких расчетов чрезвычайно важно. Недопустимо строить стропильные системы «на глазок» или «приблизительно». Необходимо учесть все нагрузки, которые будут оказывать действие на кровлю. Они делятся на:

  • Постоянные. Это собственный вес покрытия, гидроизоляции, обрешетки и прочих составных частей «пирога». Если на крыше планируется установка какого-либо оборудования, то необходимо учесть и его вес.
  • Переменные. К этому типу нагрузок относят массу попадающих на кровлю осадков и прочие воздействия, которые не постоянно действуют на кровлю.
  • Особые. В сейсмически опасных районах или в местностях, в которых регулярно бывают ураганные ветры необходимо закладывать дополнительный запас прочности.
  1. Как рассчитать вес кровельного пирога?
  2. Как произвести расчет снеговых нагрузок?
  3. Как рассчитать ветровые нагрузки?
  4. Как рассчитать сечения стропил и других элементов кровли?
  5. Требования к качеству материала
  6. Программы для проектирования и расчета стропильных систем
  7. Выводы

Как рассчитать вес кровельного пирога?

Прежде всего, нужно подсчитать, сколько будет весить сама кровля дома.

Это необходимый расчет – стропила должны выдерживать эту постоянную нагрузку в течение длительного времени.

Произвести расчет несложно, нужно подсчитать массу одного метра квадратного каждого из слоев «пирога» кровли. Затем вес каждого слоя суммируется, а полученный результат умножается на поправочный коэффициент 1,1.

Пример расчета. Возьмем для примера кровлю, покрытую ондулином. Крыша состоит из следующих слоев:

  • Обрешетка крыши, собранная из дощечек толщиной 2,5 см. Вес метра квадратного этого слоя составляет 15 кг.
  • Утеплитель (вата минеральная) толщиной10 см, вес квадратного метра утеплителя10 кг.
  • Гидроизоляция – полимерно-битумный материал. Вес гидроизоляционного слоя –5 кг.
  • Ондулин. Вес квадратного метра этого кровельного материала составляет3 кг.

Складываем полученные значения – 15+10+5+3 =33 кг.

Умножаем на поправочный коэффициент 33×1.1=34,1 кг. Это значение является весом пирога кровли.

В большинстве случаев, при строительстве жилых домов, нагрузка не достигает значения50 кгна метр квадратный.

Совет! Опытные строители рекомендуют опираться именно на эту цифру, хотя она является явно завышенной для большинства кровельных покрытий. Но зато, если через несколько десятилетий хозяева дома захотят поменять кровлю, то им не придется менять все стропила – расчет был произведен с солидным запасом.

Таким образом, нагрузка от веса кровельного «пирога» составляет 50×1,1 = 55 кг/кв. метр

Как произвести расчет снеговых нагрузок?

Снеговая нагрузка – это достаточно серьезное воздействие на конструкции кровли, так как снега на крыше может скопиться достаточно много.

Чтобы подсчитать этот параметр, можно воспользоваться формулой:

  • S – это снеговая нагрузка,
  • Sg – вес снегового покрова, который покрывает квадратный метр горизонтальной поверхности. Это значение меняется в зависимости от места расположения дома. Найти данный коэффициент можно в снип — стропильные системы.
  • µ — это поправочный коэффициент, значение которого зависит от угла наклона кровли. Так для плоских крыш, которые имеет угол наклона 25 градусов и меньше значение коэффициента – 1,0. Для крыш с углом наклона более 25 и менее 60 градусов, коэффициент составляет 0,7. Для крыши, имеющей крутые склоны, снеговые нагрузки можно не учитывать.

Пример расчета. Например, необходимо рассчитать снеговую нагрузку для кровли дома, строящегося в Московской области, причем угол наклона ската составляет 30 градусов.

Московский регион расположен в III снеговом районе, для которого расчетное значение массы снега на квадратный метр горизонтальной поверхности составляет 180 кгс/ кв. м.

180 x 0,7 = 126 кгс/кв. м.

Это расчетная снеговая нагрузка на кровлю.

Как рассчитать ветровые нагрузки?

Чтобы произвести расчет нагрузки на стропила применяется формула:

  • Wo – это нормативный показатель, который определяется по таблицам, в зависимости от района страны.
  • k – это поправочный коэффициент, который позволит определить изменение ветровой нагрузки в зависимости от типа местности и высоты здания.
Высота дома, измеряемая в метрахАБ
201,250,85
1010,65
50,750,85

А – это открытые местности: степи, побережье моря или озера;

Б – местности, равномерно покрытые препятствия, например, городская застройка или лесной массив.

Пример расчета. Рассчитать ветровую нагрузку для дома высотой5 метров, расположенного в лесистой местности в Подмосковье.

Московский регион расположен в I ветровом районе, нормативное значение ветровой нагрузки в этом районе 23 кгс/кв. м.

Поправочный коэффициент в нашем примере составит 0,5

23 x 0,5 = 11,5 кгс/ кв. м.

Это значение ветровой нагрузки.

Как рассчитать сечения стропил и других элементов кровли?

Чтобы произвести расчет длины стропил, требуется знать, какой кровельный материал планируется использовать, а также из чего сделаны чердачные перекрытия (деревянные балки или плиты из железобетона).

Стандартные стропила, которые поступают в продажу, имеют длину 4,5 и6 метров. Но, в случае необходимости, длина стропил может быть изменена.

Сечение бруса, который идет на изготовление стропил, зависит от следующих факторов:

  • Длина стропил;
  • Шаг установки стропил;
  • Расчетные величины нагрузок.

Данные в представленной таблице являются рекомендательными, их нельзя назвать полноценной заменой расчетам. Поэтому расчет фермы стропильной является необходимостью для определения несущей способности кровли.

Данные таблицы приведены в соответствии с атмосферными нагрузками, характерными для Московского региона.

Сечения бруса для изготовления других элементов кровли:

  • Мауэрлат – 100х100, 100х150, 150х150;
  • Для ендов и изготовления диагональных ног – 100х200;
  • Прогоны – 100х100, 100х150, 100х200;
  • Затяжки — 50х150;
  • Ригели – 100х150,100х200;
  • Подкосы – 100х100, 150х150;
  • Доски подшивочные – 25х100.

Определившись с сечением и длиной, а также с шагом расположения стропил, несложно произвести расчет количества стропил, ориентируясь на длину стен дома.

При проектировании, помимо расчета на прочность, конструктор должен выполнить расчет на прогиб.

То есть, нужно не просто гарантировать, что стропила не сломаются под оказываемой нагрузкой, но и выяснить, насколько балки могут прогибаться.

К примеру, расчет деревянной стропильной фермы для строительства мансардной крыши должен быть выполнен так, чтобы величина прогиба не превышала 1/250 часть от длины участка, на который оказано давление.

Таким образом, если использованы стропила длиной5 метров, то максимальный допустимый прогиб может достигать20 мм. Данная величина кажется совсем незначительной, однако при ее превышении, деформация кровли будет заметна визуально.

Требования к качеству материала

Если осуществляется расчет деревянных стропил, то помимо таких параметров, как длина и сечение, нужно учитывать и качество строительного материала.

Стропила для крыши своими руками изготавливают из древесины лиственных и хвойных пород.

Основные требования к материалу изложены в ГОСТ 2695-83 и ГОСТ 8486-86. Среди них:

  • Допускает наличие сучков в количестве не более трех на метровый участок, размер сучков не должен превышать30 мм.
  • Допускается наличие несквозных трещин, не превышающих ½ длины;
  • Влажность пиломатериала не должна быть выше 18% при измерении влагометром.

При приобретении материала, из которого планируется монтировать стропильные системы – снип предписывает проведение проверки документа о качестве, в котором указаны:

  • Данные о производителе;
  • Номер стандарта и название изделия;
  • Размер изделия, влажность и использованная порода древесины;
  • Количество отдельных элементов в упаковке;
  • Дата выпуска данной партии.

Поскольку дерево материал натуральный, оно требует проведение предмонтажной подготовки. Эта подготовка планируется на стадии, когда проектируется стропильная система – снип предусматривает проведение защитных и конструктивных мероприятий.

К защитным мероприятиям относят:

  • Обработку древесины антисептиками для предотвращения преждевременного загнивания;
  • Обработку древесины антипиреновыми пропитками для защиты от возгорания;
  • Обработку биозащитными составами для защиты от насекомых-вредителей

К конструктивным мероприятиям можно отнести:

  • Установка гидроизоляционных прокладок в месте соприкосновения кирпича и деревянных конструкций;
  • Создание гидроизоляционного слоя под кровельным материалом и пароизоляционного – со стороны помещений перед слоем утеплителя;
  • Оборудование вентиляции подкровельного пространства.

При соблюдении все требований технологии стропильная система деревянного дома приобретет более высокие прочностные качества, и конструкция крыши прослужит долго, не требуя проведения ремонта.

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

Как видно из вышесказанного, произвести расчет строительных систем крыш довольно сложно. Нужно обладать достаточным запасом теоретических знаний, обладать навыками рисования и черчения. Естественно, что далеко не каждый человек обладает такими профессиональными навыками.

К счастью, сегодня задача проектирования значительно облегчена, поскольку имеются очень удобные компьютерные программы позволяющие разрабатывать проекты различных строительных элементов.

Конечно, некоторые программы рассчитаны на профессионалов (например, Автокад, 3D Max и пр.). Неопытному человеку достаточно сложно разобраться с этим софтом.

Но существуют и более простые варианты. Например, в программе Аркон очень просто можно создавать разнообразные эскизные проекты, чтобы наглядно посмотреть, как будет выглядеть та или иная крыша.

Есть там и удобный калькулятор для расчета стропил, который позволяет эффективно и быстро произвести расчеты. Программа Аркон прекрасно подходит для профессионалов, но может быть использована и частными пользователями.

В сети можно найти и калькулятор расчета стропил, работающий в режиме онлайн. Однако произведенные на нем расчеты – это исключительно рекомендательные величины и не могут заменить разработки полноценного проекта.

Выводы

Выполнение расчетов при проектировании – важный этап создания крыши. Его выполнение необходимо поручать профессионалам. Но предварительные расчеты можно провести и самостоятельно, это поможет лучше разобраться в готовом проекте.

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».

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

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

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

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

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

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

Нажмите «Рассчитать»

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

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

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

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

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.

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.

Расчёт стропил по габаритным размерам и оказываемой на них нагрузке

Возведение каркаса крыши основывается на предварительно составленном проекте. Он обязательно включает в себя расчет стропил. Вычисления основываются на действующей нормативной документации; они зависят от места расположения дома и величины предполагаемых нагрузок. При этом также важно правильно подобрать материал для стропил по размерам, количеству и качеству древесины.

Сущность стропильной системы

Стропильная система дома представляет собой важную конструктивную часть строения. Кроме этого, стропила в своей совокупности являются составляющей архитектурного ансамбля, так как именно они определяют форму крыши.

Разберём понятие стропильная нога и что это такое. Итак, важнейшей частью упомянутой системы крыши являются стропильные ноги. Для простой двухскатной крыши выделяют два вида системы: в зависимости от того, на что опираются стропильные ноги, выделяют висячие и наслонные стропила. Висячие опираются лишь на внешние стены, а наслонные имеют дополнительную поддержку в виде опорных столбов и колонн, расположенных внутри дома. Выбирают длину и сечение стропил в зависимости от пролета и нагрузок на стропильную систему.

Мауэрлаты – мощные брусы, соединяющие стены дома с несущей деревянной конструкцией крыши. Обычно ширина мауэрлата лежит в границах от 10 см до 25 см. Слишком большие и тяжёлые брусы не применяют из-за повышения нагрузки на дом. Идеальной длиной мауэрлата считается длина соответствующей стены дома. Этот элемент предназначен для распределения усилий от стропильных ног.

Лежни – это части стропильной системы, которые обычно имеют такое же сечение, что и мауэрлат. Лежни располагаются горизонтально и укладываются на перегородки или несущие стены. Именно они являются основанием для бабок, также называемых стойками или центральными опорами.

Стойки или бабки предназначены для того, чтобы удерживать прогон. Различают обычные и коньковые прогоны. Последние располагаются в самой верхней точке крыши. Прогоны должны выдерживать большое давление стропил, не давая им прогнуться. Коньковый прогон или коньковый брус является самой высокой линией двухскатной крыши, по сути это – её «гребень».

Опоры для стропил – это вертикальные или наклонные деревянные элементы крыши, на которые опираются стропильные ноги. Нижняя часть опор упирается на балки, бетонные плиты, перекрытия или лежни.

Затяжка – это горизонтальный элемент стропил, соединяющий две стропильные ноги, называемые фермой. Затяжки должны предупреждать «разъезжание» стропильных ног в стороны. Стропильные ноги висячей стропильной системы крыши вместе с затяжкой образуют треугольную ферму.

Подкос, подстропильная нога или раскос – это диагональный элемент стропил, являющийся дополнительной опорой для стропильной ноги. Поверх стропильных ног устанавливается решётчатая или сплошная конструкция, называемая обрешёткой. Сверху этого элемента крепится кровельный материал. Если стропило слишком короткое, оно удлиняется за счёт прикрепления дополнительного элемента, называемого кобылкой.

Расчёт размеров стропильных ног

Чтобы определить, какими должны быть стропила для крыши и их размеры, приведём пример для двухскатной симметричной крыши. Для просчёта длины стропильных ног можно применить теорему Пифагора c² = H² b², где гипотенуза c является длиной стропила. Катет H – это желаемая высота конька, которая измеряется от основания стропильной конструкции крыши до её верхней точки – до коньковой балки. Катет b – это половина ширины дома. Таким образом, для дома, ширина которого составляет 6 метров, а конёк двухметровый, минимальная длина стропильной ноги (c) будет равняться с = √(H² b²) = √(2² 3²) = √(4 9) = √(15) = 3,87 м.

Учёт снеговой нагрузки

Вышеприведённый расчёт прост, но он не учитывает подходящий наклон стропильной ноги (уклон крыши). Этот параметр должен вычисляться с учётом таких характеристик:

  • снеговая нагрузка (если местность отличается большим количеством осадков зимой, нужно делать более крутые скаты крыши: угол между двумя противоположными стропильными ногами должен быть от 45° и более, это поможет снегу скатываться с кровли);
  • интенсивность ветров (в прибрежных, степных и горных областях с порывистыми сильными ветрами наоборот лучше делать низкоскатные крыши, имеющие угол не более 30°, ведь для ветреной местности обычно не существует проблемы накопления большой «шапки» снега);
  • тип будущего кровельного покрытия, толщина стропильных элементов (чем мельче элементы крыши, тем круче должен быть весь каркас).

Для подсчёта уровня временной снеговой нагрузки на стропильную доску следует рассмотреть специальную карту, показывающую величину снеговых осадков в разных регионах страны. Стандарты можно смотреть в нормативном документе СП 20.13330.2016, своде правил, касающихся нагрузок и воздействий.

После того, как регион будет найден, нужно запомнить римскую цифру, чтобы узнать (исходя из нижеприведённой таблицы), сколько килограммов на каждый квадратный метр крыши снега выпадает обычно в конкретном районе. После этого прикидывают несколько вариантов уклона крыши, чтобы просчитать, какова нагрузка снега будет для каждого из вариантов.

Таблица №1. Вес снегового покрова в разных регионах страны (десятый раздел вышеуказанных стандартов).

РайонIIIIIIIVVVIVII
Снеговое покрытие кг/м2, показатель Sg (килограмм на квадратный метр)80120180240320400480

Далее нагрузка (S) вычисляется по следующей упрощённой формуле (без учёта коэффициентов сноса снега с крыши и термического коэффициента возможного таяния снега):

Поправочный коэффициент «мю» (µ) для крыши с углом уклона α равном от 25° до 60° должен быть 0,7, для α = 25° и менее – 1.

Важно! Если крыша будет иметь крутой скат, при котором угол α равен 60 градусов и больше, расчёт снеговой нагрузки можно не делать, ведь выпавший снег будет попросту скатываться с крыши.

Пример для дома, который находится в Белом Яре. Он относится к четвёртой (IV) категории снеговых осадков согласно карте. Это значит, что показатель Sg будет равен (исходя из таблицы №1) 240 кг/м². Допустим, что хозяин решил сделать крышу с уклоном α = 35°, тогда поправочный коэффициент µ будет равен 0,7, а давление снега S = Sg * µ = 240 * 0,7 = 168 кг/м². Чтобы перейти от нормативной нагрузки к расчётной, нужно полученное число умножить на 1,4. Получится, что расчётная максимальная нагрузка S = 168 * 1,4 = 235,2 кг/м².

Это интересно! Нормативная нагрузка обозначает состояние стропильной системы, когда происходит прогиб деревянных элементов, а расчётное – при котором происходит их разрушение.

Ветровая нагрузка

Чтобы определить размеры стропил, также необходимо рассчитать оказываемую на крышу ветровую нагрузку. Аналогично предыдущему пункту, где проводится расчёт снеговой нагрузки, следует посмотреть значение по соответствующей «ветровой» карте России. Получается, что дом, расположенный в Белом Яре, относится к первой категории.

Это значит, что ветровая нагрузка будет равна 32 кгс/м² (взято приблизительное значение для примерного расчёта). Для перехода к расчётной нагрузке от нормативной нужно снова увеличить полученное число в 1,4 раза, тогда получится значение 32 * 1,4 = 44,8 кгс/м².

Вес стропил

Стропила из доски 50х100 или другого размера имеют свой вес, который тоже нужно учитывать при расчёте. Таблица №2 покажет, как должен зависеть размер стропил (толщина и ширина каждого стропила) и расстояние между ними (шаг) от длины.

Таблица №2. Зависимость сечения стропил от их длины и шага (значения приведены в миллиметрах).

Шаг стропильный, смДлина стропил, м
65,554,543,53
6050 * 20050 * 20050 * 17550 * 15050 * 15040 * 17540 * 150
9075 * 20075 * 25075 * 17575 * 17550 * 20050 * 17550 * 150
110100 * 20075 * 20075 * 20075 * 17575 * 17575 * 15075 * 150
140100 * 200100 * 20075 * 20075 * 20075 * 20075 * 17575 * 125
175100 * 250100 * 200100 * 200100 * 20075 * 20075 * 20075 * 150
215100 * 250100 * 250100 * 200100 * 200100 * 175100 * 150

Примечание: чаще всего для частного строительства используют стропила из доски 50 х 150 мм.

Видео описание

После просмотра следующего видео вы узнаете, как следует выбирать доски для стропил:

Обычно для частных жилых домов используют стропила с толщиной от 40 мм до 60 мм, в среднем 50 мм. Так, для стропил, расчётная длина которых равна 3,8 метра, можно ориентироваться по столбцу таблицы №2, предназначенному для четырёхметровых стропил. Тогда при шаге в 60 см нужно подготавливать брусья с размерами 50 мм * 150 мм, то есть толщиной 5 см и шириной 15 см.

Для взятой в пример двухскатной крыши со стропилами, имеющими длину 3,8 м, ширину 15 см (0,15 м) и толщину 5 см (0,05 м), то есть берут доску для стропил с размерами 3,8 * 0,15 * 0,05 м. Если она сделана из сосны, расчёт веса стропил будет основываться на плотности древесины. Возьмём её равной 450 кг/м 3 . Тогда вес каждого такого стропила будет соответствовать произведению его объёма на плотность:

m = V * ρ = (0,15 * 0,05 * 3,8) * 450 = 0,0285 * 450 = 12,825 кг.

Определив сколько таких стропил будет устанавливаться при строительстве, можно вычислить их общий вес. Например, при показателе длины дома, равном пяти метрам и выбранным шагом стропил в 60 см или 0,6 м для двухскатной крыши, нужно будет 5 / 0,6 * 2 = 16 штук (значение округлено). Таким образом, вес 16-ти стропил размером 3,8 * 0,05 * 0,15 м будет составлять 16 * 12,825 = 205,2 кг.

Видео описание

В этом видео наглядно показано, как можно проводить полный расчёт стропильной системы:

Важно! Кроме веса собственно стропил стоит учесть вес обрешётки и кровли.

Расчёт стропильной ноги по углу наклона

Когда угол для наклона ската крыши выбран, можно произвести расчет длины стропил. Допустим, решено делать угол 45° (α = 45), а ширина дома составляет 4 метра, тогда половина ширины дома равняется двум метрам. В итоге получаем, что l = 2. Тогда длина стропильной ноги будет равна:

c = l / cos α = 2 / cos 45 = 2 / 0,525= 3,8 м.

Важно! К полученному числу стоит добавить примерно 0,5-1 метров с каждой стороны, тогда стропила будут немного свисать с края дома.

Анализ параметров стропил

Чтобы учесть все рассчитанные данные, необходимо их суммировать, то есть следует сложить вес стропил, кровли, снегового и ветрового давления, чтобы получить окончательное значение. Именно на него нужно ориентироваться как на максимальное давление, которое должна выдерживать стропильная система. Для перевода полученного значения нагрузки, выраженного к килограммах на квадратный метр крыши в линейные метры, нужно умножить числовое значение нагрузки на шаг стропил.

Собранные данные по нагрузкам, которые будут испытывать стропила дома, соотносят со строительными правилами и нормами, касающимися деревянных конструкций, – СНиП II-25-80. Так, в таблице №16 этого нормативного документа, а именно в пункте №3, подпункте (а), указано, что стропильные ноги могут прогибаться не более, чем на 1/200 доли от величины пролёта (от длины стропильной ноги). Например, для стропила, имеющего длину 4 метра допускается прогиб не более, чем 4 / 200 = 0,02 метра.

Узнать распределённую нагрузку на каждый погонный метр стропила можно по формуле:

где Qr – распределённая нагрузка (в килограммах на метр);

А – шаг стропил (расстояние между стропилами, выраженное в метрах);

Q – суммарная (общая) нагрузка, оказываемая на каждый квадратный метр крыши.

После расчётов останется лишь сравнить полученную расчётную нагрузку на доски для стропил с допустимой нагрузкой, которую можно оказывать на выбранный вид древесины без риска потери целостности бруса. Если окажется, что нагрузка будет слишком большой, необходимо перераспределить её, установив стропила с ещё меньшим шагом.

Видео описание

В этом видео показан один из вариантов самостоятельного расчёта стропил:

Например, для крыши с углом наклона α = 36°, расстоянием между стропилами A= 0,8 м, длиной каждой стропильной ноги (учитывается так называемая рабочая длина) Lmax = 2,8 м выбрана сосна первого сорта в качестве стропильного материала (сопротивление на изгиб Rизг = 140 кг/см²). Кровлю решено делать с использованием цементно-песчаной черепицы, которая весит 50 кг/м². После проведения расчётов нагрузок с учётом основных факторов был получен результат: суммарная нагрузка Q = 303 кг/м².

Тогда распределённая нагрузка будет равна Qr = A * Q = 0,8 * 303 = 242 кг/м. Если для монтажа крыши была выбрана доска толщиной 5 см (толщина стропил), ширина сечения стропильной ноги должна подчиняться следующему неравенству (верно для уклона крыши, который больше, чем 30°):

H ≥ 9,5 * Lmax * √(Qr / B * Rизг)

H ≥ 9,5 * 2,8 * √(242 / 5 * 140).

Видео описание

В следующем видео вы посмотрите анализ различных расчётных схем для висячих стропильных систем:

Получается, что неравенство принимает вид H ≥ 15,6 см. Это значит, что ширина доски для стропильных ног должна быть более или равной 15,6 см. Если исходя из предложений на рынке пиломатериалов доступна доска с шириной 17,5 см, остаётся проверить, укладывается ли она в норматив «L/200»:

3,125 * Qr * (Lmax)³ / B * H³ ≤ 1.

Преобразуем правую часть неравенства: 3,125 * Qr * (Lmax)³ / B * H³ = 3,125 * 242 * (2,8)³ / 5 * (17,5)³ = 0,61. Так как 0,61 Коротко о главном

Читайте также:  Кровля для бани: конструкция крыши
Ссылка на основную публикацию