Расчет основных размеров стропил

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

  • Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства);
  • µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

  • 1,0 – угол наклона ската до 25°;
  • 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

  • Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице);
  • k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье);

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

  • расчетной нагрузки;
  • сечения стропил;
  • характеристик кровельного материала;
  • угла наклона скатов;
  • ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Основу любой конструкции крыши составляют стропила – именно на них впадают основные нагрузки при эксплуатации. Вполне разумно предполагать, что расчет стропильных ног является ключевым моментом при проектировании всей системы.

Калькулятор расчета длины стропильных ног

А одним из ключевых параметров в этом вопросе становится длина стропильной ноги – от нее зависят в дальнейшем расчет сечения пиломатериала, установка дополнительных опорных элементов и другие особенности конструкции. Чтобы быстро и точно определиться с этим линейным параметром, можно использовать предлагаемый калькулятор расчета длины стропильных ног.

Цены на крепления для стропил

Калькулятор располагает определенной универсальностью – подходит для различных типов крыш. Необходимые пояснения будут приведены ниже.

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Как проводится расчет?

В основу расчетов положена всем известная теорема Пифагора, позволяющая найти длину гипотенузы по известным значениям катетов.

Читайте также  Преимущества и недостатки карнизов для штор из натурального дерева

  • Одним из катетов выступает во всех случаях высота конька (конькового узла для шатровой крыши или превышение одного края крыши – для односкатной системы). Калькулятор для расчета высоты конька – по ссылке.
  • Второй же катет зависит от типа стропильной системы. Это хорошо показано на расположенной ниже иллюстрации.

Расположение стропильных ног в различных типах крыш

1 – односкатная крыша.

2 – простая двускатная крыша.

3 – вальмовая крыша.

4 – шатровая крыша.

Все эти зависимости учтены в программе калькулятора – необходимо лишь выбрать направление расчета.

Кроме того, калькулятор позволяет вычислить для вальмовой и шатровой крыши длину как основных, так и самых длинных – накосных стропильных ног. При этом имеется в виду, что эти системы имеют «классический» тип – шатровая крыша возведена над квадратным зданием, а вальмовая — имеет одинаковые углы крутизны на боковых и вальмовых скатах.

Рассчитанная длина – от конька до мауэрлата. Если требуется за счет стропил создать еще и карнизный свес кровли, то потребуется удлинение ног или их наращивание кобылками. Определить размер этого удлинения поможет другой калькулятор расчета – по ссылке.

Чем привлекает и как устроена вальмовая крыша?

Этот тип крыши обладает и интересным внешним видом, и эксплуатационной надежностью. Об особенностях стропильной системы вальмовой крыши подробно рассказывается в специальной статье портала.

Как рассчитать стропильную систему двухскатной крыши?

Любой человек за свою жизнь делает множество всевозможных расчетов. Цифры и формулы прочно вошли в нашу жизнь. Без этого сложно выполнить практически любую работу. Например, если вы решили построить дом, то следует высчитать многие параметры, в том числе и сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши. Если здесь совершить ошибку, то кровля может не выдержать нагрузок. А это значит, что и весь дом простоит недолго. А как рассчитать все размеры, сечения и другие параметры стропильной системы двухскатной крыши? Что при этом необходимо учитывать? Давайте разберемся вместе.

Что собой представляет двухскатная крыша

Прежде чем рассчитать параметры любой конструкции, следует узнать как можно больше о ней самой. Двухскатная крыша – это наиболее распространенный вариант кровли. Он отличается сравнительной простотой стропильной системы, надежностью и относительно небольшими финансовыми затратами.

Вся конструкция состоит из следующих элементов:

Еще один момент, который стоит уточнить, перед тем как делать расчеты – это, какой тип стропильной системы будет на вашей двухскатной крыше. Различают две основные разновидности – висячая и наслонная. Первый вариант используется в небольших домах. В этом случае длина стропильной ноги не должна превышать шести метров. Для более широких домов используется наслонная система.

Определяем нагрузки

Расчет стропильной системы двухскатной крыши включает несколько этапов. В самом начале следует определиться с нагрузками, которые будут воздействовать на всю конструкцию. Именно от этого будет зависеть сечение, длина, шаг установки и другие параметры стропил.

Специалисты различают следующие нагрузки, которые будут воздействовать на двухскатную крышу:

  • Постоянные. Сюда включаются вес всех элементов стропильной системы и кровельного «пирога». Также к постоянным нагрузкам относят массу всего дополнительного оборудования, которое будет установлено на крыше. Все это будет постоянно «давить» на стропильную систему. Но эти нагрузки можно рассчитать довольно точно. Ведь вам заранее известно, какие материалы при возведении крыши будут использоваться;
  • Переменные. В эту группу входят нагрузки от осадков и ветра. Главным образом учитывается воздействие снежного покрова в зимний период. Дождь, при правильной водоотводной системе, большие нагрузки не создает.

Расчет стропильной системы начинают с высчитывания переменных нагрузок. В первую очередь здесь учитывается вес снега, который будет скапливаться на двухскатной крыше. Для этого удобно воспользоваться специальными картами. На них указывается высота снежного покрова в каждом конкретном регионе или местности. Исходя из этого, и производится расчет нагрузок.

Но тут следует учитывать еще и поправочный коэффициент. Этот параметр рассчитывается исходя из угла наклона ската. Чем круче уклон, тем меньше снега будет скапливаться. А это значит, что нагрузка на стропильную систему снизится. Согласно существующим нормам, если угол наклона двухскатной крыши более шестидесяти градусов, то учитывать при расчетах толщину снежного покрова нет смысла, так как осадки тут же будут скатываться на землю.

Еще одна из переменных нагрузок – это ветровая. Тут, в отличие от снежного покрова, влияние прямо противоположное. Чем меньше уклон ската, тем меньше ветровая нагрузка. Эти данные также можно узнать из специальных карт. На них указывается скорость ветра и его преобладающее направление.

Кроме того, в некоторых случаях расчет стропильной системы для двухскатной крыши должен учитывать и экстремальные нагрузки. Это требуется для тех регионов, где имеется сейсмическая активность или часто проходят ураганные ветры.

Постоянные нагрузки

Рассчитывать все параметры стропил следует, учитывая их вес. Также берется во внимание и нагрузки, которые будут оказываться другими компонентами двухскатной крыши. Делая расчет, учитывается следующее:

  1. Вес кровельного материала. Этот параметр можно узнать у производителя перед покупкой. Самый тяжелый вариант считается цементно-песчаная черепица. Здесь нагрузка на каждый квадратный метр будет составлять до 65 килограммов. Самый легкий вариант – это еврошифер или ондулин. В этом случае вес квадратного метра покрытия не превышается трех кг.
  2. Обрешетка. Ее вес напрямую будет зависеть от используемого кровельного материала. Например, если обрешетка под ондулин, то она делается сплошной. А это значит, что нагрузка на стропильную систему возрастает. В случае если обрешетка под металлочерепицу, она делается разряженной. В зависимости от угла наклона ската крыши расстояние между досок может достигать 60 сантиметров, что значительно уменьшает нагрузку. Поэтому выбирая кровельный материал, не стоит забывать и про обрешетку.
  3. Вес самих стропил. В этом случае все будет зависеть от их сечения и используемой древесины. Также следует учитывать степень влажности материала. Самый популярный вариант для стропильной системы – это сосна. Если ее влажность составляет менее 15 процентов, а именно такой показатель считается наиболее оптимальным, то кубический метр древесины будет весить чуть больше половины тонны.
  4. Другие компоненты кровельного «пирога». Здесь во внимание берется вес утеплителя, пароизоляции и гидроизоляции. Но, как правило, такие материалы весят мало и большой нагрузки на стропильную систему двухскатной крыши не оказывают.

Кроме того, в расчет обязательно включается масса дополнительного оборудования, которое будет установлено на крыше. Это могут быть кондиционеры, телевизионные антенны и тарелки и так далее. В любом случае, чтобы правильно рассчитать размеры и сечение стропил, следует дополнительно прибавить запас по крепости процентов десять или двадцать.

Постоянные нагрузки трудно рассчитать, не зная площадь кровли. А для этого следует узнать длину и ширину каждого ската. После этого, площадь крыши умножается на вес квадратного метра всех составляющих кровельного «пирога».

Основные параметры

Когда вся нагрузка посчитана, можно приступать к основным расчетам. Для правильности и надежности возведения стропильной системы двухскатной крыши следует определиться со следующими параметрами:

  • угол наклона ската. Этот параметр очень важен. Если сделать наклон небольшим, то места под крышей будет мало. При этом возрастает снеговая нагрузка. Если угол наклона ската большой, то и места будет много, и снег не будет скапливаться. Но в такой ситуации возрастает ветровая нагрузка. Кроме того, следует учитывать, и какой кровельный материал будет использоваться. Каждый производитель рекомендует свои минимальные и максимальные углы наклона.
  • размеры стропил для двухскатной крыши. Их длина будет зависеть от двух параметров. Во-первых, учитывается высота от основания крыши до конька. Во-вторых, для расчета длины стропил берется во внимание и ширина дома. Исходя из этих данных, при помощи формулы Пифагора и делается расчет нужного значения. Но это подходит только для симметричной двухскатной крыши. Если это не так, то расчет будет немного сложнее, но тоже не должен вызывать больших затруднений. Кроме того, следует учитывать и свесы, если они будут являться частью самих стропил.
  • сечение стропил двускатной крыши. Именно для того, чтобы сделать расчет этого параметра и узнавалась будущая нагрузка. Чем она больше, тем больше должно быть сечение. Также не стоит забывать и про шаг и длину стропильной ноги. Существуют специальные таблицы. Согласно им можно легко рассчитать сечение, зная длину и шаг укладки. Кроме того, учитывается и из какого материала будут сделаны сами стропила. У каждой древесины есть свои показатели прочности;
  • еще один важный параметр – это шаг укладки стропил. Как правило, это значение лежит в пределах от 60 до 100 сантиметров. Но и тут расчет делается исходя из будущих нагрузок и сечения стропил.

Видео по теме:

Читайте также  Расчет состава бетона

Рассчитать стропильную систему для двухскатной или любой другой крыши бывает очень сложно. Поэтому очень часто эту задачу поручают профессионалам. Но и самостоятельно сделать это вполне возможно. Для этого достаточно воспользоваться специальными программами или онлайн калькуляторами.

Здесь вводятся все необходимые параметры. Учитывается размер дома, желаемый угол уклона ската, используемые материалы для кровли и самой стропильной системы. Также, чтобы сделать расчет вводятся ветровые и снеговые нагрузки. После этого программа или онлайн калькулятор рассчитывает длину и сечение стропил. Также, в зависимости от функциональности, можно получить схему крыши и места расположения всех ее основных составляющих.

Правильный расчет стропильной системы крыши

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

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

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

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

Классификация нагрузок

Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

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

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

Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

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

Для более простого расчета применяется только первый способ.

Расчет снеговых нагрузок на крышу

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

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

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

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

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

Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

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

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

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

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

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

Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

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

где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте

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

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

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

Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1.

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

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

Расчет собственного веса кровли

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

Вес кровли складывается из:

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

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

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

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

Как рассчитать стропильную систему для разных видов крыш

Расчет стропильной системы является одним из наиболее важных этапов проектирования кровли и здания в целом. Малейшие погрешности или недочеты в этом процессе могут привести в конечном итоге к деформации или разрушению кровли и всего строения. Поэтому возведение и планирование каркаса как правило, производится профессионалами, у которых есть в наличии специальное оборудование, формулы для расчетов, собственный опыт и компьютерные программы, что в совокупности исключает возможность ошибки.

Возвести стропильную систему можно своими руками, если изучить все этапы от выбора материалов до определения уровня выдерживаемой нагрузки конструкцией здания. Наиболее трудоемкой является практическая часть, но и подготовка к ней – не простая задача.

Подбираем стропила и этап подготовки

Прежде, чем начать изучать специальные формулы и производить расчеты, необходимо определиться с конфигурацией будущей кровли и подобрать материалы. При расчете нагрузок на стропила и на

фундамент строения, следует точно рассчитать вес таких элементов:

  • Кровельного покрытия с крепежом;
  • Элементов кровельного пирога;
  • Внутренней облицовки чердачного помещения;
  • Доборных элементов;
  • Системы стропил.
Читайте также  Что такое чехол на мягкую мебель и зачем он нужен

Если стропильную систему двускатную, вальмовую, ломаную или односкатную планируется возводить из пиломатериалов, общий вес всех ее элементов (стропильных ног, прогонов, лежней, подкосов и т.д.) будет зависеть не только от сечения бруса, но и от плотности древесины и процента ее влажности.

Для опорных элементов кровли рекомендуется выбирать хвойные породы древесины с влажностью не более 18%. Общий вес конструкции можно рассчитать, опираясь на данные, приведенные в таблице и предварительно рассчитав сечение элементов и шаг между ними.

Порода дерева Удельный вес (кг./куб. м)
В высушенном состоянии При влажности 15% При влажности 25% При влажности 70% В свежесруб-ленном состоянии
Ель 420 450 470 640 760
Лиственница 630 670 700 930 940
Сосна 470 510 540 720 820
Пихта кавказская 410 440 460 620 720
Пихта сибирская 350 380 400 540 680
Кедр 410 440 460 620 760

При расчете нагрузки на стропила и фундамент также учитываются воздействия природных явлений и внешних факторов на кровлю:

  • Атмосферных явлений (ветра, снеговые нагрузки, влияние осадков);
  • Ремонтных или профилактических кровельных работ (вес человека, оборудования и материалов).
  • Степень природного воздействия на кровлю зависит от ее уклона и климатических особенностей региона.

Расчеты всех предполагаемых нагрузок производятся с использованием данных СНиП. Используя подобные ресурсы можно подобрать оптимальный уклон ската будущей кровли, который зависит от материалов и предполагаемых нагрузок. Уклон ската и материал для покрытия позволяют определить необходимые размеры всех элементов, входящих в систему стропил, и рассчитать шаг между опорами. Составив подробную схему каркаса можно производить корректировку определенных параметров до момента возведения.

Принципы расчета каркаса

Стропильная система вальмовой, двускатной, ломанной или односкатной крыши должна быть очень жесткой и способствовать равномерному распределению предполагаемых нагрузок на стены и фундамент.

Расчет производится посредством суммирования всех видов нагрузок (как временных, так и постоянных) с внесением поправочного коэффициента, позволяющего повысить прочность каркасной конструкции: коэффициент 1,1 позволяет повысить прочность несущей конструкции кровли на 10%, а показатель 1,4 – на 40%.

При выполнении расчета для крыши любого типа немало важно учитывать взаимосвязанность уклона крыши и выбранного материала, а также связь между шагом установки стропильных ног и их сечением.

Кровельный материал влияет на будущий угол ската, что в свою очередь диктует длину стропил, а соответственно и их массу.

Проект крыши необходимо производить, базируясь таблицами из справочников, где уже произведены все расчеты и приведены размеры каркаса. Уровень нагрузки на стропила зависит от шага между ними и общей нагрузки на поверхность крыши.

При расчете суммировать нагрузки следует, начиная с веса кв. метра кровельного пирога, умноженного на общую площадь.

Примерный пример расчета веса квадратного метра кровельного пирога под ондулин:

  • Ондулин – 3 кг;
  • Полимерно-битумная гидроизоляция – 5 кг;
  • Базальтовая вата – 10 кг;
  • Дощатая обрешетка – 15 кг.

Если сложить вес всех элементов кровельного пирога, 33 кг. Для увеличения жесткости и повышения уровня прочности кровли рекомендуется умножить полученный результат на 1,1 (коэффициент поправки). В итоге получается 34,1 кг кровельных материалов на квадратный метр кровли. При общей площади крыши, к примеру, 100 кв. м ее общий вес будет составлять 341 кг.

Ветровую нагрузку необходимо рассчитывать, базируясь на карту силы ветров в каждом регионе. Показатель, определенный по карте умножается на корректировочный коэффициент, который напрямую зависит от высоты здания и типа местности.

Расчет нагрузки от снега производится при помощи карты масс снежного покрова, разбитой по регионам. Рассчитывается снеговая нагрузка путем умножения массы снежного покрова на коэффициент поправки, зависящий от уклона крыши.

На таблице приведено среднее значение количества выпадения осадкой в виде снега в регионах Российской Федерации.

Коэффициент выпадения снега по регионам России 1 2 3 4 5 6 7 8
кг/м2 80 120 180 240 320 400 480 560

Односкатная крыша

Для односкатной крыши рассчитать наиболее просто. Сначала нужно определить угол ската, который зависит не только от кровельного материала, но и от других факторов:

  • С уклоном до 30 градусов должна быть более прочной, так как при более пологом скате крыши повышается уровень снеговой нагрузки на нее и появляется необходимость в регулярной чистке снега.
  • Если уклон достигает 60 градусов и более, такая кровля подвергается высоким нагрузкам от ветровых воздействий.

Стропильная система может иметь разную сложность конструкции, которая зависит от длины перекрываемого пролета:

  • При небольшой длине пролета в учет берутся лишь стропильные ноги.
  • Если длина пролета, который необходимо перекрыть, составляет от 4,5 до 6,5 м, требуется установка подкосов в нижней части ската.
  • Пролеты более 6,5 м требуют установку вертикальных стоек.
  • Установка опорных элементов системы стропил при большом пролете необходима во избежание прогиба крыши под нагрузками.

Далее узнаете подробнее как произвести монтаж односкатной крыши своими руками.

Рассчитываем каркас для крыши с двумя скатами

  • Висячие стропила связываются затяжными перемычками для обеспечения жесткости, работают на изгиб и сжатие. Ими распирающая нагрузка передается на стены.
  • Наслонная конструкция опирается на коньковую балку или прогон, который устанавливается на стойки. Работают наслонные стропила на изгиб.

Тип стропильной системы влияет на выбор сечения бруса для создания опор.

Если в конструкции двускатной крыши планируется наличие мансардных окон, дымоходов, балконов, вентиляции и других коммуникаций, их расположение следует предусмотреть заранее.

После составления проекта в случае внесения изменений потребуется производить ее перерасчет.

На правильность подсчета опор двускатной крыши влияет ее форма, а также количество и наличие сложных ломаных элементов. Чтобы правильно рассчитать необходимо ее площадь разделить на составляющие. Когда это произведено для отдельных элементов, полученные данные суммируются.

Все расчеты базируются на основных математических формулах.

При расчетах площади крыши, учитываются такие моменты:

  • Брандмауэрные стены, свесы, парапеты.
  • Детальный план будущей крыши.
  • Особенности и специфика кровельного материала.
  • Если для кровли выбран рулонный материал или черепица, длина ската уменьшается на 700 мм.
  • Точную длину ската устанавливают точки крайней части карнизного свеса и нижней части коньковой балки.
  • При расчете в учет не берутся окна, трубы дымохода, вентиляционные отверстия и другие коммуникации.

Уклон определяется посредством умножения каждого ее элемента на косинус угла наклона по карнизным свесам.

Определяем параметры элементов вальмовой крыши

При обустройстве следует знать о некоторых ее особенностях. В стропильную систему четырехскатной кровли входят несущие диагональные элементы, расчет сечения и уклона которых важно выполнить правильно.

Надежность несущего каркаса зависит от правильного выбора и установки накосных стропил.

Эта конструкция может иметь как наслонные, так и висячие стропила, в зависимости от общей площади. Сечение и несущая способность вспомогательных элементов системы рассчитываются, исходя из предполагаемых нагрузок на кровлю. После всех необходимых предварительных расчетов производится перерасчет всей системы, где в учет берется вес кровельного пирога и наружного покрытия.

Ломаная и мансардная конструкция

Еще на этапе составления проекта, в него важно включить особенности системы стропил:

  • Угол наклона скатов;
  • Геометрическую форму крыши;
  • Общие габариты;
  • Геометрические параметры.

Долговечность конструкции зависит, прежде всего, от несущей способности опорных балок, так как на стойки опорного каркаса устанавливаются стропильные модули верхней части кровли и нижние стропила. Такие элементы, как затяжки являются основанием для устройства потолка мансардного этажа и соединяют стропила.

Расчет несущей конструкции производится с учетом уклона нижних и верхних стропил, а также вида кровельного материала, массы тяжести кровельного пирога и предполагаемых нагрузок.

Полезные программы

Выполняя весь комплекс работ своими руками по монтажу и установки стропил вам придется немного изучить некоторые аспекты. Для облегчения расчета стропильной системы, чтобы бы она соответствовала требованиям и нормам, вам помогут следующие профессиональные программы: Автокад и 3D Max. Более простой является программа Аркон, в ней так же есть калькулятор расчета стропил (сечения, длины).

Онлайн калькуляторы более практичнее, их не нужно скачивать и устанавливать. они представляют собой таблицу, в которую вам необходимо поставить параметры будущей крыши. Ниже приведена упрощенная версия калькулятора при помощи таблицы Exel.

Скачать бесплатную программу можно здесь.

Подводим итоги

Изучив все тонкости и подходы к столь невыполнимой на первый взгляд задаче, как расчет системы стропил крыши, можно произвести расчет вручную. Для этого необходимо учитывать все параметры от веса кровельного материала и предполагаемых нагрузок до сечения стропильных ног и уклона крыши.

При устройстве простейшей односкатной конструкции важно правильно рассчитать перепад высот несущих противоположных стен, которые служат опорой для стропил. При составлении плана двускатной крыши необходимо четко определить, какой вид стропильной системы будет использоваться. А более сложные кровельные конструкции подразумевают использование специальных программ для расчета опорных модулей или привлечение помощи профессиональных кровельщиков.