Особенности расчета стропильной системы

Расчёт стропильной системы — особенности и программы

Создание проекта и расчёт стропильной конструкции – задача далеко не из простых. Человек без минимального опыта и знаний вряд ли самостоятельно справится с данным вопросом. В первую очередь вся сложность расчётов заключена в большом количестве определённых факторов, влияющих на конструкцию крыши – это и нагрузка от снега и ветра, и общий вес кровли, и многое другое.

• Факторы, которые нужно учесть при расчёте
  • Как рассчитывается постоянная нагрузка на стропильную систему?
  • Расчёт снеговых нагрузок на стропильную систему
  • Расчёт ветровой нагрузки на стропильную систему
  • Расчёт конструкции фермы и параметров стропильных ног
• Программы, облегчающие расчёт

Поэтому если человек неуверен в своих возможностях, то целесообразно обратиться к специалистам либо воспользоваться компьютерными программами, облегчающими процедуру расчётов. Ведь ни для кого не секрет что от правильного сооружения крыши, будет зависеть дальнейший комфорт всех обитателей дома.

Чаще всего стропильная система сооружается при возведении частных домов. Основой большинства таких конструкций для кровли, является система из деревянных балок по форме повторяющая треугольник.

Именно такая форма крыши считается максимально жёсткой и прочной, а полученное пространство между кровлей и потолком образует чердачное помещение, которое очень часто используется как мансарда или склад для старых вещей. Также изменив форму стропильной системы вместо чердака можно получить ещё одно помещение, используемое как кабинет или дополнительная жилая комната.

Факторы, которые нужно учесть при расчёте

Прежде чем непосредственно перейти к расчётам стропильной конструкции, необходимо определить какие нагрузки и с какой интенсивностью будут действовать на неё, в зависимости от климатических особенностей региона и времени года в месте возведения дома. При этом основные природные факторы, воздействующие на кровлю можно классифицировать по следующим параметрам:

1. Постоянная нагрузка на стропила. К данной категории можно отнести все внешние воздействия на стропила, имеющие постоянную величину – это масса кровли, гидроизоляции, обрешётки, утеплителя и прочих конструктивных систем в зависимости от того какой вид крыши использовался, односкатный или двускатный, то есть все элементы, создающие постоянную нагрузку с фиксированной массой.
2. Нагрузки с переменной величиной воздействия на стропила. К данному виду можно зачислить внешние факторы, обусловленные климатическими особенностями: дождь, гололёд, снегопад, интенсивность и порывы ветра и много другого.
3. Специфические нагрузки – погодные и природные факторы с максимальной интенсивностью. Этот параметр особо актуален в местах с высокой сейсмической активностью, сильными штормовыми ветрами, смерчами и ураганами.

Сложность проведения расчётов стропильной системы состоит в том, что большинству новичков строительного дела очень сложно не упустить один из множества вышеперечисленных типов нагрузок, одновременно воздействующих на кровлю здания. Это ещё обусловлено и тем, что при расчётах нужно принимать во внимание прочность и массу самих стропильных ног и метод их монтажа и крепления между собой. Хотя данные параметры и являются второстепенными, но не менее важными и упустить их при расчёте будет непростительно.

Поэтому в помощь строителям-новичкам были разработаны специальные программы облегчающий процесс учёта и расчёта конструкции стропил, хотя можно воспользоваться и стандартными формулами, все зависит от предпочтений человека проводящего ремонтные работы. При этом очень часто именно ручной расчёт и анализ помогает разобраться во всех особенностях конструкции стропил.

Как рассчитывается постоянная нагрузка на стропильную систему?

Чтобы правильно определить длину бруса для стропил и данных, на которых в дальнейшем будут строиться основные расчёты в первую очередь нужно вычислить общую массу кровельного «пирога».

Для получения окончательных результатов, необходимо рассчитать массу одного квадратного метра отдельно взятого слоя крыши. При этом нужно ориентироваться на то, что среднестатистическая кровля состоит из следующих конструктивных элементов:

• Обрешётка, которая состоит из небольших деревянных брусков либо досок, толщиной 25 мм. При этом средний вес метра квадратного стандартной обрешётки колеблется в пределах 15 кг.
• Слой теплоизоляционного материала.
• Гидроизоляция крыши.
• Материал, используемый в качестве основного кровельного покрытия.

При расчёте общей массы постоянной нагрузки, итоговый результат, по советам профессиональных строителей необходимо увеличить на 10%, что даст возможность сделать необходимый запас прочности будущей стропильной системы.

Также по рекомендациям профессионалов материал кровельного «пирога» должен выбираться таким образом, чтобы общие показатели нагрузки в конечном итоге были не больше 50 кг на метр квадратный крыши. Многие считают такую нагрузку слишком завышенной, но следует понимать, что дополнительный запас прочности лишним не бывает. Завершив расчёты общей массы кровли, переходят к расчёту нагрузки от природных факторов.

Расчёт снеговых нагрузок на стропильную систему

Параметр нагрузки от снега является достаточно актуальным для наших климатических условий, так как большинство регионов имеют длительный зимний период с постоянными осадками. Чтобы кровля не деформировалась, а что ещё хуже проломилась под весом снегового слоя, необходимо ещё на стадии планировки заложить в конструкцию стропил, дополнительную прочность.

Чтобы расчёты были не такими сложными специалистами была выведена обобщённая формула, которая основана на подстановке коэффициентов из СНиП. На практике данная формула выглядит следующим образом: F = P × k, где под F подразумевается общая нагрузка от снеговых осадков, P – это масса снежного слоя на метр квадратный кровли, k – коэффициент корректировки, который основан на специфических факторах и конструктивных особенностях крыши.

Масса метра квадратного слоя снега зависит от места расположения возведённого строения. Все регионы нашего государства в зависимости от интенсивности снеговых осадков, подразделяются на определённые зоны имеющие свои средние показатели. При этом в СНиПе приведены корректирующие коэффициенты для каждой отдельно взятой конструкции крыши. Также хочется отметить, что данный коэффициент напрямую зависит от уклона ската кровли:

• когда уклон кровли составляет более 60°, то корректирующий коэффициент не используется, так при таком наклоне снег просто не задерживается на крыше;
• если коэффициент угла наклона крыши колеблется в пределах, от 25 до 60° данный коэффициент составляет 0,7;
• кровля с минимальным практически пологим скатом, имеет максимальный корректировочный коэффициент равный 1.

Не стоит забывать и о том, что нагрузка от снежного покрова на стропила, может быть не совсем равномерной, так как максимальное количество снега скапливается в местах изломов кровельной конструкции и других конструктивных элементах крыши. Стропильные ноги в таких местах должны иметь минимальный шаг друг относительно друга – самым эффективным вариантом считается использование спаренного элемента. Помимо этого, формируя кровельный «пирог», в потенциально проблемных зонах обустраивается двойная гидроизоляция и сплошная обрешётка.

Расчёт ветровой нагрузки на стропильную систему

Данному виду нагрузок свойственен высокий уровень критичности, так как вне зависимости от угла ската кровли, она подвержена рискам от воздействия резких порывов ветра. При минимальном коэффициенте угла наклона возможен срыв крыши из-за воздействия аэродинамических сил. А при сильном уклоне кровли происходит максимальное давление потоков воздуха по всей площади конструкции крыши.

Для расчёта ветровой нагрузки на стропила также была разработана формула с учётом поправочного коэффициента, которая на практике выглядит следующим образом: V = R × k, при этом V – непосредственное значение нагрузки от ветра, R – показатель, отвечающий за регион, где располагается строение, k – коэффициент коррекции, как и в случае со снеговыми нагрузками.

Под региональными параметрами подразумеваются данные приведённые в СНиПе, а под поправочным коэффициентом показатели, учитывающие высоту здания и особенности местности, в которой расположено строение. При этом сама величина коэффициента зависит от следующих факторов:

• для строений, высота которых составляет 20 м, а само здание расположено на открытой местности, коэффициент поправки приравнивается к 1,25, если на территории расположены искусственные или естественные препятствия (другие постройки или полоса деревьев), то значение снижается до 0,85;
• для построек с 10 м высотой используют поправку от 0,65 до 1;
• в свою очередь, корректировочный коэффициент от 0,75 до 0,85 применяется в процессе расчёта нагрузок на дома менее 5 м высоты.

Расчёт конструкции фермы и параметров стропильных ног

Чтобы разобраться, что представляет собой расчёт конструкции фермы, нужно учесть тот факт, что в действительности стропильная система — это набор треугольников из деревянных балок, поэтому с определением длины стропил проблем возникнуть не должно, так как все математические действия проводятся на уровне школьной геометрии.

Однако для правильного расчёта стропильной конструкции важно учесть все нагрузочные показатели, а также величину пролётов, конфигурацию обрешётки и особенность типа самой кровли. Чтобы избавить себя от дополнительных ошибок и просчётов целесообразно воспользоваться специальными программами, которые можно найти в интернете.

Чтобы выполнить расчёт стропил необходимо использовать специальные таблицы стандартов. Хочется отметить, что существуют уже готовые стропильные ноги, которые можно приобрести в специализированных строительных магазинах или на рынках. При этом длина стропильных ног будет зависеть от конструктивных особенностей строения, а подбор сечения стропил зависит от следующих параметров:

• длина стропильных ног;
• шаг, с которым будут монтироваться стропила;
• величина известных нагрузок.

Важно учитывать, что параметры, приводимые в рекомендациях, не являются абсолютными и могут изменяться в зависимости от региональных особенностей месторасположения помещения. А для правильного выполнения расчета стропильной ноги, используется Теорема Пифагора. При этом под катетами будет подразумеваться разница в высоте между стенами здания и его шириной, а гипотенуза и будет соответствовать длине стропила.

Программы, облегчающие расчёт

Расчёт стропил любого строения нельзя отнести к простому занятию, по той простой причине, что для получения точных данных, необходимо непросто правильно оперировать исходными цифрами и специальными формулами, а также легко ориентироваться в СНиПе и обладать минимальными навыками черчения.

Если вышеперечисленные навыки не соответствуют способностям человека выполняющего ремонт, то целесообразно воспользоваться бесплатным ПО, которое можно скачать в интернете.

Ярким примером такого информационного продукта можно смело назвать программу 3D Max. При этом обладая минимальными навыками работы с компьютером, любой человек без особых проблем справится с ПО. Помимо этого большинство программ имеют наглядные примеры, облегчающие работу с расчётом стропильной системы.

Для людей совершено не разбирающихся в тонкостях 3D проектирования, можно скачать бесплатную программу Аркон, в которой помимо системы проектирования конструкции стропил, имеется калькулятор, предназначенный для расчёта параметров стропильных ног (сечение и длина бруса). Кроме этого, программа обладает простейшим, интеллектуально понятным интерфейсом, в разы упрощающим весь процесс расчётов. Также хочется упомянуть и об онлайн-сервисах расчёта конструкции стропил, которые не требуют скачивания программ.

Как правильно выполнить расчет стропильной системы

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

Виды нагрузки

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

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

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

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

Карта снеговых нагрузок России

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

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

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

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

Делаем расчет стропильной системы

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

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

Расчет сечения стропил при помощи компьютерной программы

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

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

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

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

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

• Наслонные;
• Висячие.

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

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

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

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

Строительные калькуляторы — ProstoBuild.ru

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

Расчет стропильной системы крыши

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

Расчет размеров, определение угла наклона

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

Расчет по пролету и углу наклона:

Длина стропильной ноги будет состоять из суммы двух длин:

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

Расчет по пролету и высоте конька:

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

Сбор нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

Перевести мм2 в м2 можно здесь.

Снеговая нагрузка

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

Искомая величина снеговой нагрузки равна

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

Расчет на прочность стропильной ноги будет основываться на следующей формуле:

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

Момент сопротивления прямоугольного сечения:

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

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

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

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

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

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

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

Переведем наш момент из кг*м в Н*мм.

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

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

Полученное сечение стропильной ноги – 125х200 мм

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

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

Полученное сечение стропильной ноги – 125х250 мм

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

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

Стропильная система – описание, разновидности, порядок монтажа

Кровля дома нуждается в надёжной опоре. Для скатных крыш её роль выполняет стропильная система, сложная инженерная конструкция из древесины. Она состоит из множества элементов, имеет несколько разновидностей. Рассмотрим особенности и специфические черты стропил, порядок монтажа и прочие нюансы конструкции. Эти сведения помогут сохранить дорогостоящее кровельное покрытие и уменьшить частоту ремонтных работ. Читайте до конца, чтобы получить максимально полную информацию о стропильной системе частного дома.

Какие задачи решает стропильная система

Основная функция крыши – защита от осадков, ветра, внешних воздействий. Для большинства районов России характерны скатные крыши, обеспечивающие сток дождевой или талой воды и самостоятельный сход излишков снега. Плоские виды кровли встречаются только в южных регионах, поэтому о них говорить нет смысла.

Состав крыши включает в себя два основных элемента:

• кровля;
• стропила.

Кровля выполняет роль герметичного покрытия, уложенного под определённым углом на опорную конструкцию – стропила. В их задачи входят:

• поддержание кровельного полотна;
• создание устойчивой и надёжной системы, принимающей на себя снеговые и ветровые нагрузки;
• вентиляция чердачного помещения;
• защита верхнего перекрытия от температурных перепадов, солнечных лучей, влаги и прочих воздействий.

Кроме этого, стропила обеспечивают равномерное распределение нагрузки на стены и фундамент дома. Для регионов со снежными зимами задачей системы становится образование определённого угла наклона скатов, обеспечивающего оптимальный баланс между снеговой и ветровой нагрузками. Все эти функции приходится выполнять одновременно, поэтому расчёт и монтаж системы являются важными и ответственными этапами строительства дома.

Конструкция, разновидности

Устройство стропильной системы достаточно сложно.

Рассмотрим узлы системы внимательнее:

• Мауэрлат. Это горизонтальный брус, уложенный на верхнюю кромку стен по всему периметру дома. Принимает на себя нагрузку от стропил, распределяет и передаёт её стенам и фундаменту.
• Лежень. Горизонтальный брус, уложенный по продольной оси крыши. Иногда укладывают два лежня, если этого требует ширина крыши.
• Стойки. Вертикальные брусья, расположенные на торцах лежня. Высота стоек определяет угол наклона скатов.
• Коньковый прогон. Горизонтальная доска, установленная на ребро и прикреплённая к верхним концам стоек. На неё опираются стропильные ноги.
• Стропильные ноги. Наклонные доски, установленные на ребро. В нижней части они опираются на мауэрлат, в верхней крепятся к коньковому прогону, или просто соединяются попарно.
• Прогон. Горизонтальный брус, закреплённый на концах стоек. Используется на крышах с двумя лежнями, разделяя всю конструкцию на два яруса.
• Ригель. Горизонтальные планки, уложенные перпендикулярно прогонам и соединяющие стропильные ноги.

Кроме этого, важным элементом системы является карнизный свес. Это продолжение нижней части стропильных ног, выходящее за пределы мауэрлата и нависающие над плоскостью стен. Благодаря свесу, дождевая или талая вода стекает по водостокам на землю, не попадая на стены или фундамент. Это позволяет сохранить несущие конструкции и увеличивает срок службы постройки. При этом, сами стропила опираются на мауэрлат и там же заканчиваются. Продолжением являются отдельные элементы – кобылки, которые прикрепляются встык к стропилам и не испытывают нагрузок, приходящихся на основную часть системы.

Перечислены основные элементы стропильной системы, но порядок их соединения и размещения может быть разным. В зависимости от способа сборки возникают разные виды стропильных систем:

• Наслонные. Стропила опираются снизу на мауэрлат, а сверху крепятся к коньковому прогону.
• Висячие. Снизу стропила установлены на мауэрлат. А сверху соединены с противоположными ногами с другого ската. Как правило, такова конструкция кровли скатных крыш небольших одноэтажных домов каркасного типа, или построек из лёгкого пенобетона.
• Шпренгельные системы. Они состоят из цепочки отдельных ферм, собранных на земле и в готовом виде установленных на крыше. Такой метод позволяет уменьшить опасность от работ на высоте, обеспечивает лучшее качество и точность сборки.

Выбор той или иной конструкции не является капризом владельца дома. Тип крыши закладывается в проекте строительства по результатам расчётов, учёта возможных нагрузок и климатических условий региона.

Критерии выбора конструкции

Стропильная система, или просто стропила – это несущая система, служащая опорной конструкцией для кровельного покрытия, теплоизолятора и других слоёв кровельного пирога. Кроме этого, стропила принимают на себя все внешние нагрузки, обусловленные климатическими и погодными факторами. При расчёте конструкции учитываются два основных фактора:

• Ветровая нагрузка. В некоторых регионах случаются настоящие ураганы, когда скорость ветра составляет 20 м/с и более.
• Снеговая нагрузка. Это значительная величина. Достаточно сказать, что для Москвы вес снега на 1 м2 составляет 180 кг (III снеговой регион по картам СНиП). Это означает, что даже для небольшой постройки (например, гаража) с площадью крыши в 20 м2, снеговая нагрузка составит 3600 кг, или 3,6 т.

Для уменьшения ветровой нагрузки требуется уменьшать угол наклона скатов. В то же время, условия для схода снега возникают при большом уклоне кровли. Поэтому, проектировщикам приходится выбирать некое среднее значение. Учитывается сравнительная редкость сильных ветров и стабильность снеговой нагрузки, её сезонный характер. Если ветра бывают редко, а снега много, уклон увеличивают, и наоборот.

Кроме того, учитывается тип кровельного покрытия. Для каждого материала есть свои ограничения – если на металлочерепице сход снега возможен при достаточно пологих скатах, то для мягкой кровли допускается более высокий наклон. Способность самостоятельного схода снега считается весьма полезным, но и опасным свойством крыши. С одной стороны, снимаются нежелательные нагрузки, с другой – возникает опасность повреждения имущества, получения травм для пешеходов, оказавшихся под массой снега. Проблема в том, что сход всегда непредсказуем и происходит в неизвестный момент. Поэтому, скаты стараются делать либо крутыми, чтобы снег не успевал накапливаться, либо пологими, если количество осадков в регионе не слишком велико.

Виды конструкций крыши

Узлы стропильной системы, скомпонованные тем или иным способом, образуют определённую форму кровли. В зависимости от местных климатический условий, а также от конфигурации дома, существуют разные варианты конструкции:

• Односкатная. Как правило, это вспомогательные или хозяйственные постройки. Вся кровля представляет собой единую плоскость. Наклонённую в противоположную от входа сторону.
• Двускатная. Кровельное полотно разделено на два ската, представляющие две одинаковые (чаще всего) половины с уклоном в противоположные стороны.
• Вальмовая. Это разновидность двускатной крыши, у которой продольный (коньковый) участок короче, а с торцов имеются дополнительные наклонные плоскости. Есть полувальмовые крыши, у которых торцовые участки не продолжаются до самого верха, оставляя небольшие вертикальные фронтоны.
• Ломаная (мансардная). Каждый скат кровли делится на две продольные части с разным углом наклона. Эта конструкция увеличивает объем чердака, позволяя использовать его в качестве жилого помещения (мансарды).

Видео описание

Методика выбора формы крыши показана в видеоролике:

Для каждого типа крыши требуется своё устройство стропил. Меньше всего отличаются мауэрлаты, лежни или прогоны – в любой конструкции они являются опорными узлами и выполняют свои задачи одинаковым способом. Основные изменения приходятся на стропильные ноги и элементы, обеспечивающие их жёсткость – подкосы, ригели и т.п. Изменить конструкцию крыши на используемом доме можно, но это сложная и трудоёмкая процедура, требующая практически полного демонтажа старой системы и сборки новой.

Расчет стропильной системы: простыми словами о сложных вычислениях

Построить крышу своими руками по силам многим, главное, чтобы размеры конструктивных элементов были подобраны правильно

Нужно рассчитать кровельный каркас, но не знаете, как это правильно сделать? Не беда, я как можно проще и доступнее расскажу о том, как проводится расчет стропильной системы, какие параметры при этом учитываются и что от них зависит.

Общие сведения о расчете стропил

Чем меньше конструктивных изысков будет в выбранной вами кровле, тем проще будет рассчитать стропила

Рассчитывать параметры кровельного каркаса можно по старинке своими руками, а можно воспользоваться специальными программами. И тот, и другой вариант имеет свои достоинства.

Самостоятельные расчеты позволяют спланировать кровлю с учетом особенностей дома и, вместе с тем, вспомнить школьный курс геометрии. Расчёты посредством программного обеспечения позволяют получить необходимые данные проще и быстрее.

Условно расчеты стропильной системы сводятся к определению следующих параметров:

• Тип стропильной системы;
• Габариты несущих стен;
• Нагрузки на кровлю;
• Характеристики материалов для изготовления стропил;
• Угол наклона скатов.

Актуальные типы стропильных систем и их конструктивные особенности

В основе всех кровельных систем, за исключением плоских крыш, лежит треугольник, а потому большинство расчетов универсальны. Тем не менее, перед тем как приступать к расчетам, определитесь с тем, что будете строить.

Зависимость уклона скатов от габаритов дома и типа кровельных материалов

Схема соотношения наклона стропильной ноги и габаритов постройки

Чем больше длина перекрытия и чем больше расстояние от него до конька, тем большим должен быть наклон ската для нормального схода осадков. На схеме показано усредненное соотношение угла ската в точке расположения конькового прогона с размерами дома.

Таблица 1. Зависимость наклона от типа кровельных материалов

Поверхность разных кровельных покрытия отличается фактурой. В итоге, снег быстрее сойдет с металлического профиля чем с рельефной черепицы. В таблице 1 предложены примеры соотношения покрытия и угла наклона скатов.

Приведенные параметры рекомендованы производителями кровельных материалов, а потому их можно смело использовать при проектировании своей крыши.

Зависимость наклона крыши от климатических особенностей региона

Карта 1. Регионы снеговой нагрузки по территории РФ

Первое от чего зависит угол наклона — это снеговая нагрузка. Чем больше ежегодная норма снега, тем больший угол выбираем для ската. Увеличение угла ската будет способствовать более интенсивному сходу осадков к карнизу.

Таблица 2. Значение снеговых нагрузок

Недостаточный угол наклона, особенно на кровлях с большой площадью, приведет к тому, что снег будет скапливаться, в итоге нагрузка для стропил будет чрезмерной и произойдет обрушение.

Как альтернативу увеличения угла наклона можно применить большее количество промежуточных стоек и подкосов, которые подпирая скат, разгрузят его на промежуточном участке, где механические нагрузки наиболее ощутимы.

Для определения снеговой нагрузки найдите климатический регион на карте 1, а затем найдите соответствующее значение для региона в таблице 2.

Карта 2. Регионы ветровой нагрузки по территории РФ

Второй показатель, который учитываем при выборе наклона – это ветровая нагрузка. Чем выше скат, тем больше парусность – сопротивление ветру. Поэтому определяем свое местоположение на карте 2 и находим данные по региону в таблице 3.

Таблица 3. Значение ветровых нагрузок

При низкой ветровой нагрузке до 30 кг/м² угол наклона некритичен, при большей нагрузке скаты делаются более пологими.

Расчёт длины стропил по теореме Пифагора

Обратите внимание на фронтон дома, нетрудно заметить, что стропильная ферма — это треугольник

Любая крыша, в основе которой есть стропила, состоит из треугольников, которые образуют скаты. Треугольник — это фронтон или поперечный разрез вальмовой кровли. если провести вертикальную линию от конька к перекрытию мы получим два треугольника в каждом из которых будет по одному прямому углу, в то время как нижней стороной — катетом будет половина длины перекрытия.

На схеме прямоугольный треугольник – половина кровельного фронтона, где сторона «с» это стропило

Длина стропил рассчитывается по формуле c² = a² + b², где квадрат гипотенузы равняется сумме квадратов катетов. Катеты в нашем случае — это высота от конька до перекрытия и половина длины перекрытия.

Зависимость размеров стропил от шага установки

Таблица 4. Соотношение габаритов пиломатериалов в кровельном каркасе

Рассчитывая кровельный каркас, учитываем то, что с увеличением длины досок или брусьев должно увеличиваться сечение стропил. Впрочем, толщину пиломатериалов можно оставить без изменения, если уменьшить шаг стропил.

Соотношение между габаритами и шагом установки расписано в таблице 4. Данные из таблицы соответствуют нормам СНиП II-26-2010 и могут быть применены при строительстве любых деревянных кровельных каркасов.

Расчет веса кровельных материалов и нагрузка от крыш в целом

Таблица 5. Вес актуальных кровельных материалов из расчёта постоянной нагрузки на квадратный метр ската

Планируя параметры стропил и обрешетки, учитываем нагрузку кровельного материала. Все покрытия весят по-разному и по-разному оказывают механическую нагрузку. В таблице 5 перечислен вес самых распространенных кровельных материалов.

Таблица 6. Вес конструктивных элементов кровельного пирога из расчета на квадратный метр

Планируя стропильную систему, нужно учесть то, сколько она будет весить и какую нагрузку окажет на несущие стены. В таблице 6 показано, сколько весят стропила, обрешетка и теплоизоляция.

Пересчитав эти значения на квадратный метр площади кровли и приплюсовав вес кровельного материала, вы узнаете, выдержит ваш загородный дом нагрузку той крыши, которую вы планируете построить.

Краткий обзор программ для проектирования стропил

Логотип	Описание
	AutoCAD. Многофункциональное программное обеспечение, повсеместно используется для проектирования различных несущих конструкций, включая стропильные системы строительных объектов.
	SketchUp. Условно бесплатный пакет приложений, в котором можно разработать несущие конструкции с учетом нагрузок.
	Стропила 1.1. Простой бесплатный калькулятор, разработанный специально для точного расчета параметров стропильных систем.
	Онлайн калькуляторы – тысячи их! Все онлайн калькуляторы работают по одному принципу и дают одинаковые результаты расчетов. Недостаток применения – погрешности при расчетах, несмотря на поправочный коэффициент.

Подведем итоги

Теперь вы знаете, как выполнить расчет стропильной системы и какие программы можно использовать для того, чтобы не считать вручную. А если остались вопросы по планированию стропильных систем, задавайте их в комментариях к этой статье.

Как произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши с помощью онлайн калькулятора

10.02.2017 35,051 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:

Основные принципы расчёта стропильной системы

Расчет стропильной системы – важнейший этап проектирования крыши. Погрешности в расчетах могут стать причиной недостаточной прочности конструкций, в результате чего кровля в процессе эксплуатации деформируется или разрушится.

Подготовительный этап

Прежде чем приступать к расчету будущей стропильной системы, важно определиться с конфигурацией кровли и выбрать материал, из которого она будет выполнена. Определяя постоянные нагрузки, которые будут воздействовать на сам кровельный каркас и передаваться на стены и фундамент, следует подсчитать вес:

• деревянных элементов каркаса;
• кровельного покрытия;
• тепло-, гидро- и пароизоляционных материалов;
• внутренней обшивки крыши.

Общий вес деревянных стропил, прогонов, подкосов, стоек и других элементов односкатной, шатровой, ломаной, вальмовой или любой другой крыши зависит не только от сечения пиломатериала, но и от таких параметров, как плотность и влажность древесины. Обрезной пиломатериал (желательно хвойных пород) должен иметь влажность до 18%. Воспользовавшись справочными данными можно подсчитать общий вес конструкций после предварительного расчета шага установки и сечения стропил.

Расчетная нагрузка определяется с учетом воздействия на кровлю внешних факторов. К ним относятся атмосферные явления (снеговая и ветровая нагрузка), работы по очистке или ремонту кровли (крыша должна выдерживать вес человека). Степень атмосферного воздействия зависит от климатических особенностей местности и угла наклона кровли.

Методика, по которой ведется расчет нагрузок, предусматривает использование данных, указанных в соответствующих СНиП. Используя таблицы, можно выбрать оптимальный угол наклона скатов кровли в зависимости от выбранного кровельного материала и предполагаемых снеговых и ветровых нагрузок. Данный параметр позволяет вычислить необходимые размеры стропильных ног и шаг их установки. Подробная схема каркаса поможет скорректировать те или иные параметры: к примеру, можно подогнать шаг стропил к ширине утеплителя для крыши.

Конфигурация и размеры стропил должны быть зафиксированы в проекте кровельной конструкции. Если в ходе строительства принимается решение заменить указанный в проекте кровельный материал более тяжелым, необходимо выполнить перерасчет стропильной системы, добавить элементы, повышающие прочность каркаса.

Принципы расчёта стропильной системы

Расчёт стропильной системы обычно рассматривается на примере односкатной или двухскатной крыши. Каркас двухскатной крыши должен быть жестким и равномерно распределять нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Просуммировав постоянные и дополнительные (временные) нагрузки, в полученный расчет необходимо внести поправочный коэффициент. Повысить прочность стропильной системы на 10% позволит коэффициент 1,1. Дополнительную прочность в размере 40% придаст коэффициент 1,4.

Выполняя расчёт каркаса двухскатной кровли, важно учитывать взаимосвязь между сечением стропил и шагом их установки. Взаимозависимость также существует между углом наклона ската и кровельным материалом: расчет угла ската может выполняться в соответствии с весом и особенностями монтажа выбранного кровельного материала, и наоборот – тип покрытия крыши подбирается исходя из степени наклона скатов. Для изготовления стропильных ног при возведении двухскатной крыши обычно используется доска или брус сечением от 40×150 мм до 100×250 мм, при этом доска толщиной 40 мм может применяться лишь для легких хозяйственных построек.

Величина удельной нагрузки на погонный метр стропильной ноги зависит от величины промежутка между стропилами и общей нагрузки на поверхность кровли.

Разработка проекта двухскатной крыши может выполняться на основании таблиц из справочников, где приводятся размеры стропил, рассчитанные на основании средних и удельных величин уклонов, нагрузок и других параметров. Важно учитывать климатические условия и использовать поправочные коэффициенты.

На выбор сечения стропил влияет и тип стропильной системы, выбранный для монтажа двухскатной кровли. Это наслонные или висячие стропила. Наслонные стропила, опирающиеся на коньковый прогон, установленный на стойках, работают на изгиб. Стропильные ноги висячих ферм – на изгиб и сжатие, при этом передавая на стены распирающую нагрузку. Чтобы обеспечить жесткость висячей фермы и снять нагрузку на распор, устанавливаются затяжки – перемычки, связывающие стропильные ноги двухскатной конструкции.

Наличие и расположение мансардных окон, дымоходов и вентиляционных труб рекомендуется предусмотреть на этапе проектирования крыши. В противном случае перед монтажом данных элементов потребуется выполнить перерасчет стропильной системы и продумать меры по ее усилению.

Особенности расчёта односкатной конструкции

Расчет стропильной системы при строительстве односкатной крыши относится к наиболее простым. В первую очередь следует определить подходящий угол наклона деревянной односкатной крыши, при этом:

• угол наклона до 30° повысит снеговую нагрузку на стропильную систему и потребует регулярной очистки снега;
• крыша со скатом более 60° отличается повышенной парусностью и подвергается высоким ветровым нагрузкам.

Чтобы угол ската односкатной крыши соответствовал расчетному, следует обеспечить необходимый перепад высот противоположных стен. Расчет сечения и шага установки стропил односкатной крыши выполняется в зависимости от веса кровельного материала. Сложность конструкции и использование дополнительных элементов зависит от длины пролета, который необходимо перекрыть при возведении односкатной кровли. Если пролет не превышает 4,5 метров, установка подкосов не требуется, в остальных случаях строительство односкатной крыши связано с монтажом опорных конструкций под стропильную ногу, чтобы избежать ее изгиба под нагрузками.

Оптимальные параметры шатровой крыши

Особенностью шатровой кровли является наличие скатов треугольной формы – вальм. В отличие от классической вальмовой, диагональные стропила шатровой крыши верхней частью крепятся друг к другу, образуя единый узел в самой верхней точке. Устройство шатровой конструкции выполняется на домах со стенами одинаковой ширины. Это во многом определяет принципы расчета такой стропильной системы.

Исходя из длины стены и угла наклона ската шатровой системы (оптимальное значение – 30-40°) можно вычислить высоту конька. Затем вычисляется длина диагональных стропил, к которой следует прибавить величину карнизного свеса шатровой крыши. Полученная длина стропильной ноги дает возможность рассчитать параметры нижней части ската и определить площадь шатровой кровли. Данный способ позволяет узнать, сколько материала потребуется для строительства шатровой кровельной системы.

Специфика возведения вальмовой крыши

Расчёт стропильной системы при обустройстве вальмовой крыши имеет свои особенности. Важно правильно выполнить расчет угла наклона и сечения диагональных стропил, которые образуют треугольные скаты на торцах вальмовой кровли. Надежность вальмовой стропильной системы во многом зависит от несущей способности накосных стропил.

Схема вальмовой крыши может подразумевать применение наслонных или висячих стропил, либо их сочетания. Расчет таких элементов вальмовой кровли, как подкосы, затяжки, шпренгели выполняются исходя из нагрузок, которые будет испытывать стропильная система. После предварительного расчета сечений и длины всех деталей каркаса вальмовой кровли важно сделать перерасчет с учетом веса используемого материала.

Устройство ломаной крыши

Проект ломаной крыши должен отражать особенности ее стропильной системы – форму кровли, геометрические параметры, углы наклона скатов. Надежность ломаной крыши во многом зависит от несущей способности опорного каркаса, к стойкам которого выполняется крепление нижних стропил ломаной конструкции. На этот же каркас устанавливаются стропильные фермы, образующие верхнюю часть ломаной кровли.

Затяжки скрепляют стропильные ноги ломаной кровли. Кроме того, затяжки выполняют функцию основы для монтажа потолка мансарды ломаной крыши. Расчет элементов ломаной кровли выполняется с учетом вида кровельного материала и угла наклона нижних и верхних стропил.

Строительство навеса

Возведение навеса позволяет обустроить летнюю кухню, веранду у дома, беседку или площадку для барбекю. Стропильную систему отдельно стоящего или примыкающего к зданию навеса чаще всего выполняют из дерева, но возможно и применение металла, особенно в сочетании с поликарбонатом. Выбор материала зависит от назначения навеса и условий его эксплуатации.

Расчет сечения опор для навеса ведется с учетом нагрузок, в первую очередь атмосферных. Чаще всего конструкция навеса представляет собой кровельный скат, установленный на опорах различной высоты. Если стропила навеса должны перекрыть пролет более 4,5 метров, необходим монтаж дополнительных опор. Верхний край навеса может монтироваться к стене здания. В этом случае схема крепления балки для опоры стропил навеса может быть различной: балка монтируется непосредственно к стене, либо примыкает к ней, уложенная на вертикальные стойки.

Особенности расчета стропильной системы

Одна из важнейших частей скатной крыши — это стропильная система, состоящая из прочных и надежных балок. Именно стропила являются основанием для кровли. При этом важно, чтобы используемые материалы могли легко выдерживать не только кровельную конструкцию, но и давление снежных или ледяных масс в зимний период, а также ветровые нагрузки в течение всего года. В связи с этим, прежде чем приступить к установке стропил, следует произвести необходимые расчеты, учитывая все возможные факторы и нюансы. Конечно, заказать просчет стропил можно в различных строительных компаниях, однако, подобная услуга обойдется в довольно приличную сумму, поэтому оптимальным вариантом может стать самостоятельный расчет. Итак, как рассчитать стропильную систему крыши правильно? Разумеется, прежде чем перейти к главному вопросу, стоит изучить особенности стропил и разновидности конструкции.

Особенности стропильной системы

Чтобы сделать расчет стропильной системы, следует понимать, что она собой представляет. Итак, стропила – это несущая конструкция кровли, которая принимает на себя все внешние нагрузки, в виде снежных наносов, сильных ливней или шквальных ветров. Главные ее элементы – это:

Приступая к расчету стропил, следует произвести расчет каждого отдельного элемента. Также важно соблюдать требования к стропильной системе, это поможет выбрать правильный материал, а также создать наиболее прочную и долговечную кровлю.

Основные требования при выборе материала стропил

Сегодня, довольно многие владельцы собственных домов отдают предпочтение кровлям из древесины. Как правило, стропильная система производится из хвойных древесных пород. При этом брус должен обладать влажностью не более 20 %. Это, так называемая, воздушно-сухая древесина, которая отличается необходимой прочностью и легкостью. Кроме процента влажности при выборе дерева следует соблюдать и такие условия, как:

• наличие минимального количества сучков, трещин и других возможных дефектов, для этого стоит выбирать древесину 1 или 2 сорта. При выборе дерева 3 сорта следует обращать внимание, чтобы на 1 м доски или бруса было не более 3-4 сучков высотой до 3 см, а при наличии трещин, их длина и глубина должны быть небольшими;
• для несущих, капитальных элементов, таких как стропильные ноги, мауэрлат, конек и так далее, рекомендуется использовать брус толщиной более 5 см, оптимально применять изделия с квадратным или прямоугольным сечением от 10 до 20 см;
• при выборе хвойных досок допускается длина изделий до 6,5 м, а если используются лиственные породы, то длина пиломатериала не должна превышать 4,5 м. Как правило, лиственные породы используются для таких конструктивных частей, как прогоны и мауэрлат. Также стоит отдавать предпочтение твердым породам.

Важно! Вся возводимая система должна обладать жесткостью и прочностью. То есть готовая конструкция должна иметь надежную фиксацию и быть неподвижной. Если хоть один элемент не соответствует данному требованию, то велика вероятность того, что крыша может быть разрушена при ураганном ветре либо сильном снегопаде, при этом будет неважно как правильно произведен расчет деревянных стропил крыши. В самой плачевной ситуации разрушена будет не только кровля, но и стены строения. Также стоит иметь в виду, что стропильную систему следует делать легкой, особенно в случае, когда используются деревянные несущие стены. Чтобы иметь возможность применять прочные и надежные балки, но при этом не утяжелять конструкцию, рекомендуется выбирать пиломатериал с низким процентом влажности, то есть примерно 10-15 %. Также не стоит забывать про обработку деревянных элементов антисептиками, антипиренами, гидрофобизаторами и другими защитными препаратами. Прежде чем приступить к вопросу, как же правильно рассчитать стропильную систему, следует получить представления о видах стропил.

Видео по теме:

Разновидности стропил

Конкретный вид стропил зависит от типа крыши и, производя расчет стропильной системы, это следует учитывать. Например, кровля может быть двухскатной или четырехскатной, соответственно и стропила будут рассчитываться по-разному. При этом наличие конструктивных элементов и принцип их монтажа остается практические неизменным. Сегодня принято выделять 2 основные разновидности стропильных систем.

1. Наслонные стропила – в этом случае стропильные ноги опираются на стены строения, а их середину подпирает промежуточная опора. Монтируется подобная система в случае необходимости, если делать пролеты длиной более 5-7 м. Каждая дополнительная опора может увеличить длину пролета на 3-4 м.
2. Висячие стропила – устанавливаются, когда расстояние между наружными стенами, на которые устанавливается стропильная система не более 6,5 м.

Выбрав конкретный тип кровли, а также разновидность стропильной системы, можно переходить к выполнению всех необходимых расчетов, то есть расчета сечения стропил, нагрузки, длины и высоты балок и так далее.

Расчет нагрузки на стропила

Проводя расчет стропил крыши самостоятельно, рекомендуется принимать увеличенные параметры, благодаря чему можно иметь определенный запас прочности кровли. Конечно, при этом увеличиться расход стройматериалов, однако, вопросы безопасности дома все же стоит выносить на первое место. Итак, первым делом стоит брать во внимание все возможные нагрузки, которые будут воздействовать на кровельную конструкцию. В частности, к таким нагрузкам можно отнести снеговые и ветровые нагрузки. Также при расчете нагрузки на стропильную систему стоит учитывать довольно много особенностей. Включая такие факторы, как:

• вес кровельного материала;
• вес обрешетки;
• вес утеплителя, гидро- и пароизоляции;
• вес стропильной системы.

Только рассчитав каждый пункт, можно сделать расчет стропильной системы. Например, формула для расчета снеговой нагрузки будет выглядеть следующим образом:

S = Sрасч.·μ,
где S – это искомый параметр, Sрасч. – значение веса снега на 1 кв.м, которое следует брать из действующих на определенной территории СНиПов, а μ – коэффициент, рассчитанный из угла наклона крыши. Для расчета ветровой нагрузки, также можно воспользоваться формулой:

Wm = Wo·k·c,
где Wo – это нормативный параметр ветрового давления, определяемый по СНиПам, действующим в регионе, k – это коэффициент, ветрового давления, зависящий от высоты крыши над землей и с – это аэродинамический коэффициент, который зависит от формы кровли. Зная все исходные величины сделать расчеты не составит труда. Однако, сегодня совсем не обязательно все необходимые измерения и расчеты производить в ручном режиме. Ведь для этих целей созданы специальные программы, например, программа для расчета стропильной системы или программа расчета стропил и ферм. К таким программам можно отнести:

• Stropila;
• AutoCAD;
• Аркон;
• Онлайн сервисы расчета (строительные калькуляторы).

Каков принцип работ такого ПО? Он довольно прост, необходимо ввести все параметры из СНиПов или плана строения в соответствующие окна или строки, после чего нажать кнопку «рассчитать» и программа выдаст результат. Как правило, данные ресурсы включают в себя все необходимые расчеты, то есть ветровую и снеговую нагрузку, а также расчет суммарной нагрузки, расчет распределенной нагрузки, расчёт стропильной системы и так далее. Также в программах имеются карты со значением ветрового давления и веса снегового покрова во всех регионах. Сделать вычисления в подобных приложениях смогут даже не подготовленные пользователи, при этом все параметры будут наиболее точными. Кроме того, следует иметь в виду, что определенные параметры являются постоянными и их можно узнать в инструкциях к стройматериалам либо в интернете.

Вид кровельного покрытия и его вес

В зависимости от того, какой планируется использовать материал для кровли, изменяются и нагрузка на стропильные системы. Практически все виды покрытий имеют фиксированный вес, благодаря чему производить расчет довольно легко. Рассмотрим значение веса основных разновидностей кровельных покрытий, которые предоставляют производители при изготовлении.

Что касается массы чернового настила, стропильной системы и обрешетки, то данные значения принято считать стандартными. В частности, черновая кровельная конструкция будет иметь вес 18-20 кг/кв.м, деревянная обрешетка – 8-10 кг/кв.м и стропила – 15-20 кг/кв.м. Суммируя все значения можно легко найти искомый параметр нагрузки на стропильную систему.

Расчет стропил

После того, как нагрузка определена, можно переходить к такому пункту, как расчет стропильной системы. Необходимо определить нагрузку на каждую стропильную ногу, чтобы понять, какое сечение должно быть у стропил, их прочность и сколько потребуется леса для стропил в каждом конкретном случае. Формула для расчета нагрузки на каждую стропильную ногу выглядит следующим образом:

Qr=A·Q,
где Qr – искомая величина, измеряемая в кг/м, А – шаг стропил, измеряемый в метрах и Q – это общая нагрузка, действующая на 1 кв.м кровли, измеряется в кг/кв.м (именно данная величина была найдена в расчетах, производимых ранее). Посчитать нагрузку также можно в автоматизированном режиме, с помощью программ. Различные приложения позволяют сделать расчет сечения стропил, их количество, высоту и многие другие параметры. Важно! Производя расчет стропильной системы, всегда следует округлять параметры в большую сторону, так как это позволяет увеличить прочность кровельной конструкции.

Сделать необходимые расчеты самостоятельно совсем не сложно. Конечно, если знаний в данном вопросе недостаточно, то всегда можно обратиться к специалистам. Однако, огромное разнообразие автоматизированных программ, может помочь справиться с расчетом стропильной системы без особых хлопот. Важно помнить, что от правильности производимых подсчетов зависит не только прочность и надежность крыши, но и безопасность жильцов дома.

Видео по теме:

Стропильная система двухскатной крыши: расчёт стропил для различных покрытий

Скатная крыша имеет систему наклонных плоскостей (скатов). Конструкция стропильной системы подбирается и рассчитывается, учитывая наличие опор для неё, тип покрытия, размеры и форму перекрываемого здания. Специальный расчёт поможет подобрать необходимый размер стропильной ноги и обеспечить прочность крыши.

• Виды стропильных систем двухскатной крыши
• Состав покрытия
  • Кровля
  • Обрешётка
  • Стропила
• Расчёт наслонной стропильной ноги
  • Пример № 1
  • Пример № 2

Виды стропильных систем двухскатной крыши

Схема стропильной системы выбирается, исходя из условий количества опор для неё и расстояния между ними.

Наслонные стропила опираются на внешние несущие стены зданий и на дополнительные внутренние опоры, в случае если расстояние между основными опорами превышает 4,5 м. Стропильная нога снизу опирается на опорный брус (мауэрлат), который передаёт вес от крыши на стену здания. Верхний конец соединяется с коньковым прогоном и другой стропильной ногой.

1, 2 — висячая стропильная система. 3, 4 — наслонная стропильная система. a — стропила, b — затяжка, c — ригель, d — прогон, e — мауэрлат, f — подкос, g — стойка.

Висячий вид стропильных систем имеет затяжку на уровне нижних опорных узлов или выше их и не предполагает промежуточных опор. Расстояние между внешними несущими опорами не должно превышать 6,5 м. Этот вариант устройства стропильной конструкции можно отнести к треугольным фермам. Расстояние в плане между ними принимается 1,3–1,8 м.

Состав покрытия

Кровля

Этернитовые кровли представляют собой плоские или волнистые листы из асбестоцемента. Это дешёвый вид кровельного покрытия, который достаточно прост в монтаже. В последнее время исследования показали его вредное влияние на здоровье человека.

К шиферным относятся и сланцевые кровли. Они сооружаются из природного материала слоистой структуры сланца. Еврошифер, ондулин являются потомками обыкновенного шифера. Представляют собой спрессованное стекловолокно или целлюлозу, которые пропитаны битумом.

Металлическое покрытие часто используется в строительстве жилых зданий. Оно надёжно защищает дом от атмосферного влияния, имеет малый вес и не трудоёмко в монтаже. К этому виду кровель можно отнести профнастил, оцинкованную сталь, алюцинк.

Рулонные относятся к мягким видам кровель. Они водонепроницаемы, устойчивы к влиянию окружающей среды и удобны в монтаже. К ним относятся такие виды:

• рубероид (рубемаст, стекломаст, еврорубероид, толь и др.);
• битумно-полимерные (стеклоизол, стеклокром, линокром и др.);
• мембранные кровли (ПВХ, термопластичные мембраны, плёнки из синтетического каучука и др.).

Если раньше черепичные кровли были только керамическими, то сегодня встречаются: цементно-песчаные, битумные и металлочерепица.

Деревянные кровли используются редко из-за трудности устройства. Они бывают гонтовые, драничные, шиндебль, лемех, тёсовые.

Светопропускающие кровли изготавливаются из полимерных материалов и стекла. К ним можно отнести сотовый поликарбонат, гофрированный поливинилхлорид, триплекс, полиэстер и др.

Обрешётка

Кровельный настил или обрешётка является основанием для кровли. Его делают из досок или брусков. При устройстве металлической, деревянной или черепичной крыши брус обрешётки принимается сечением:

• 50х50 мм при расстоянии между стропилами — 1,0–1,1 м;
• 50х60(h) мм при шаге стропил — 1,2–1,3 м;
• 60х60 мм при шаге — 1,4–1,5 м.

Для других видов можно использовать доски 2,5 см толщиной. Под рулонную кровлю устраивается двойной настил из досок. Рабочий нижний слой настилается перпендикулярно направлению стропил с прозорами. Верхний укладывается под углом 45° к нижележащему слою. Ширина досок для него принимается не более 8 см, а толщина составляет 2 см.

Стропила

Деревянные стропила применяются бревенчатые, спиленные на один кант, из пилёного леса (брус, доска, уложенная на ребро). Для наслонных стропил лучше подойдёт круглое сечение бревна. Диаметр их составляет 12–20 см. Преимущества использования бревна по сравнению с доской или брусом следующие:

• экономия древесины (для выдерживания одинаковых нагрузок для круглого сечения нужен меньший диаметр исходного материала);
• выше предел огнестойкости;
• меньший расход металлического крепежа;
• более высокие показатели жёсткости и долговечности.

Расчёт наслонной стропильной ноги

Между стропильными ногами допускается шаг 1,0–1,5 м. Сечение их определяется по расчёту, исходя из прочности, а также жёсткости конструкции. Для этого определяется расчётная постоянная нагрузка на стропилу, включающая в себя расчет постоянных нагрузок на один погонный метр кровли и снеговую нагрузку.

Схема распредеения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q н — нормальная нагрузка

Исходными данными для расчета принимаются:

• шаг установки стропильных ног;
• угол наклона кровли;
• ширина и высота крыши.

Выбор параметров, а также подбор большинства коэффициентов зависит от материала кровельного покрытия и подробного состава кровельного пирога.

Для наклонных кровель постоянные нагрузки рассчитываются по формуле:

Стропильная нога рассчитывается также на жёсткость (прогиб). Здесь используется нормативная нагрузка:

• α — угол наклона кровли;
• n, n_c — коэффициенты надёжности для нагрузок от снега — 1,4, нагрузок от крыши — 1,1;
• g — вес 1 м 2 , который воспринимает стропильная нога (кровля, обрешётка, стропила);
• S — нормативная снеговая нагрузка;
• а — шаг стропильных ног (по оси).

• S_g — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
• с_е — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
• c_t — термический коэффициент.

Коэффициенты с_е и c_t принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2011 раздел 10 «Снеговые нагрузки» в соответствии с 10.5 и 10.6. Для частного дома со скатной крышей с уклоном кровли свыше 20° коэффициенты с_е и с_t равны единице, следовательно, формула снегового покрова:

µ — коэффициент, который зависит от угла наклона крыши и определяется согласно приложению «Г» СП 20.13330.2011:

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М 2 — для сосны и ели;

В индивидуальном порядке рассчитывается момент сопротивления и момент инерции для материала стропил. По полученным данным подбирается требуемый размер конструктивных элементов стропил.

Предложенный расчёт является примерным и требует дополнения в виде предельно допустимой длины опорных элементов, расстановки распорных или подпорных балок и стоек.

Пример № 1

Рассмотрим черепичную керамическую кровлю на двухскатной крыше в районе Москвы (III климатический район).

Угол наклона 27°; cos α = 0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2 :

• вес кровли — 45 кг;
• обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: g_н = 62 кг/м 2

Расчётная нагрузка на один метр погонный:

• q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 260 кг/м.

Нормальная нагрузка на один метр погонный:

• q_н = (62 х 0,89 + 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 201 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,60 х 440 2 = 62 920 кг∙см

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 201 кг.

По специально разработанным таблицам можно определить диаметр бревна для стропил.

Диаметр бревна (см) в зависимости от W и J (для брёвен, стёсанных на один кант).

Согласно приведённой таблице определяем диаметр бревна — 18 см.

Пример № 2

Возьмём все данные от предыдущего примера, но для кровли из ондулина. Необходимо рассчитать сечение стропильной ноги из бруса.

Угол наклона 27°; cos α =0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2 :

• вес кровли из ондулина — 3,4 кг;
• обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: gн = 20,4 кг/м 2

Расчётная нагрузка на один метр погонный:

• q = (1,1 х 20,4 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 207,6 кг/м.

Нормальная нагрузка на один метр погонный:

• qн = (20,4 х 0,89 + 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 153,3 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,08 х 440 2 = 50 336 кг∙см

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 153,3 кг.

Принимаем брус высотой 15см. Для бруса высотой более 14 см Rи = 150 кг/см 2 . Поэтому:

По таблице определяем размер сечения бруса для стропил.

Ширина (b) и высота (h) бруса в зависимости от W и J.