Расчет прочности стропильной системы. Простая геометрия: расчёт параметров крыши. Этап #1 – выбор вида стропильной системы
Крыша в здании предназначена для удержания внешних нагрузок и их перераспределения на несущие стены или опорные сооружения. К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса самой конструкции, вес снежного покрова и так далее.
Крыша располагается на стропильной системе. Так называется каркасная конструкция, на которую фиксируется кровля. Она принимает все внешние нагрузки, распределяя их по опорным сооружениям.
Стропильная система включает в себя следующие элементы:
- Мауэрлат;
- Подкосы и раскосы;
- Боковые и коньковые прогоны;
- Стропильные ноги.
Стропильной фермой называется конструкция, включающая в себя все перечисленные элементы за исключением мауэрлата.
Расчет нагрузок двухскатной крыши
Постоянные нагрузки
Первым видом называются такие нагрузки, которые действуют на кровлю всегда (в любой сезон, время суток и так далее). К ним относится вес кровельного пирога и различного оборудования, установленного на крыше. Например, вес спутниковой антенны или аэратора. Необходимо вычислить вес всей стропильной конструкции вместе с крепежами и различными элементами. Профессионалы для выполнения этой задачи используют компьютерные программы, а также специальные калькуляторы.
Расчет двухскатной кровли основывается на вычислении нагрузок на стропильные ноги. В первую очередь нужно определить вес кровельного пирога. Задача довольно простая, необходимо просто знать используемые материалы, а также размеры крыши.
В качестве примера вычислим вес кровельного пирога с материалом ондулин. Все значения берутся приблизительно, высокая точность здесь не требуется. Обычно строители выполняют расчеты веса квадратного метра кровли. А потом данный показатель умножается на общую площадь крыши.
Кровельный пирог состоит из ондулина, слоя гидроизоляции (в данном случае - изоляции на полимерно-битумной основе), слоя теплоизоляции (будет вестись расчет веса базальтовой ваты) и обрешетки (толщина досок составляет 25 мм). Вычислим вес каждого элемента по отдельности, а потом сложим все значения.
Расчет кровли двухскатной крыши:
- Квадратный метр кровельного материала весит 3.5 кг.
- Квадратный метр гидроизоляционного слоя весит 5 кг.
- Квадратный метр утеплителя весит 10 кг.
- Квадратный метр обрешетки весит 14 кг.
Теперь вычислим общий вес:
3.5 + 5 + 10 + 14 = 32.5
Полученное значение нужно умножить на коэффициент поправки (в данном случае он равен 1.1).
32.5 * 1.1 = 35.75 кг
Получается, что квадратный метр кровельного пирога весит 35.75 кг. Остается умножить данный параметр на площадь крыши, тогда получится рассчитать двухскатную крышу.
Переменные нагрузки на кровлю
Переменными называются такие нагрузки, которые действуют на крышу не постоянно, а сезонно. Ярким примером является снег в зимнее время. Снежные массы оседают на кровле, создавая дополнительное воздействие. Но весной они тают, соответственно, давление снижается.
К переменным нагрузкам относится и ветер. Это тоже погодное явление, которое действует не всегда. И таких примеров очень много. Поэтому важно учитывать переменные нагрузки при расчете длины стропил двускатной крыши. При вычислении нужно брать во внимание множество различных факторов, воздействующих на крышу здания.
Теперь подробнее рассмотрим снеговые нагрузки. При расчете данного параметра нужно использовать специальную карту. Там размечена масса снежного покрова в различных регионах страны.
Для вычисления данного вида нагрузки используется следующая формула:
Где Sg - показатель местности, взятый по карте, а µ - поправочный коэффициент. Он зависит от уклона крыши: чем уклон сильнее, тем меньше коэффициент поправки. И тут есть важный нюанс - для крыш с уклоном от 60 o его совсем не учитывают. Ведь с них снег будет просто скатываться, а не скапливаться.
Вся страна разделена на районы не только по массе снега, но и по силе ветров. Имеется специальная карта, на которой можно узнать данный показатель в определенной местности.
При расчете стропил кровли ветровые нагрузки определяются по следующей формуле:
Где x - коэффициент поправки. Он зависит от месторасположения строения и его высоты. А W o - параметр, выбранный по карте.
Расчет размеров стропильной системы
Когда с расчетом всех видов нагрузок покончено, можно переходить вычислению размеров стропильной системы. Выполнение работы будет отличаться в зависимости от того, какая конструкция крыши планируется.
В данном случае рассматривается двухскатная.
Сечение стропильной ноги
Расчет данного показателя основывается на 3 критериях:
- Нагрузки из предыдущего раздела;
- Удаленность перил;
- Длина стропил.
Существует специальная таблица сечений стропильных ног, в которой можно узнать данный показатель, основываясь на вышеописанных критериях.
Длина стропил в двускатной крыше
При расчетах вручную потребуются базовые знания геометрии, в частности - теоремы Пифагора. Стропило - гипотенуза прямоугольного треугольника. Ее длину получится узнать, если разделить длину катета на косинус противолежащего угла.
Рассмотрим конкретный пример:
Требуется расчет длины стропил двухскатной крыши для дома с шириной 6 м, у которого наклон скатов равен 45 o . Пусть L будет длиной стропил. Подставим все данные в формулу.
L = 6 / 2 / cos 45 ≈ 6 / 2 / 0.707 ≈ 4.24 метра.
К полученному значению нужно прибавить длину козырька. Она приблизительно равна 0.5 м.
4.24 + 0.5 = 4.74 метра.
На этом исчисление длины стропил для двухскатной крыши закончено. Это был ручной способ выполнения задачи. Существуют специальные компьютерные программы, предназначенные для автоматизации данного процесса. Проще всего использовать «Аркон». Это полностью бесплатная программа, с которой легко разберется даже плохо разбирающийся в компьютерах человек.
Достаточно просто указать вводные параметры на основании размеров дома. Программа самостоятельно выполнит расчеты и покажет необходимое сечение, а также длину стропил двускатной крыши.
Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши: расчет кровли, нагрузка и правила проектирования
Рассчитываем длину стропил и свесов двускатной крыши
При проектировании частного дома необходимо учитывать множество различных параметров. Если их рассчитать неверно, то прочность строения будет под большим сомнением. То же самое касается и крыши дома. Здесь еще до начала строительства нужно выяснить и высоту конька, и площадь кровли и многое другое, в том числе и рассчитать длину стропил. А о том, как сделать последние вычисления и пойдет речь пойдет в данной статье.
Какой тип крыши
Как рассчитать длину стропил? Этот вопрос заинтересует всех, кто самостоятельно строит дом. Но чтобы ответить на него, стоит вначале выяснить множество других параметров. В первую очередь стоит определиться с типом крыши, ведь именно от этого и будет зависеть длина ската и стропил. Самым распространенным вариантом считается двухскатная конструкция. Но и тут есть несколько вариантов, а именно:
Можно рассмотреть и еще более сложные конструкции, например многоуровневые. Такие крыши будут выглядеть очень привлекательно. Но вот сделать расчет, а особенно возвести стропильную систему, в этом случае без помощи профессионалов будет практически невозможно. Поэтому в большинстве случаев ограничиваются тремя, вышеперечисленными вариантами двускатной крыши.
Тип системы
Расчет длины стропил двускатной крыши также будет зависеть и от используемой системы. Тут специалисты выделяют следующие две основные разновидности:
- Висячая система. Это самый простой вариант. В этом случае стропильные ноги упираются только в мауэрлат. Верхняя их часть просто соединяется между собой. Такую систему используют в том случае, если ширина дома небольшая. При этом длина стропил не должна превышать шести метров. Висячий вариант нежелательно использовать при ассиметричной двускатной крыше.
- Наслонная система – это более прочная стропильная система. Его применяют в том случае, если посередине дома проходит осевая несущая стена. В этом случае устанавливаются опоры и коньковый прогон, на который и крепится верхняя часть стропильных ног.
Можно использовать и комбинированный вариант. Его часто применяют при возведении домов со сложной геометрией. Тут рассчитать длину стропил и другие параметры системы будет сложнее. Если у вас именно этот вариант, то лучше доверить все вычислить специалисту. В этом случае будет меньше ошибок, а значит и кровля прослужит дольше и не доставит вам проблем во время эксплуатации.
Что еще нужно учитывать
Тип крыши и используемой системы – это еще не все параметры, который потребуются для того, чтобы рассчитать длину стропил двухскатной крыши. Перед тем как все вычислить, нужно узнать еще много сведений, а именно:
Кроме того, делая расчет длины стропил, следует узнать какие должны быть свесы. Без этого «дополнительного» элемента не обходится не одна крыша. Свесы играют роль защиты, которая предохраняет стены дома и его фундамент от размывания водой стекающей с кровли.
Они могут быть продолжением стропил или выполнены как самостоятельные элементы. В последнем случае к основной конструкции крепятся доски, носящие название «кобылки». По своей сути они являются удлинением стропил.
Какой длины выбрать свесы – это решать самим владельцам дома. Согласно существующим строительным нормативам этот параметр должен быть в пределах от 50 до 60 сантиметров. Меньше делать не стоит, в противном случае могут пострадать стены и фундамент. Иногда свесы делают более одного метра. В этом случае вдоль стены получается небольшой навес, который можно использовать для отдыха или хранения вещей.
Делаем вычисления
А как рассчитывается длина стропил? Если крыша имеет симметричную форму, то посчитать этот параметр не сложно. Для этого используется формула теоремы Пифагора, а именно: С равно корень квадратный из А в квадрате плюс В в квадрате, где:
- С – это искомая длина стропила;
- А – это высота, на которой расположен конек (от основания крыши);
- В – это половина ширины дома.
При этом с помощью этой формулы можно рассчитать дину стропил только до мауэрлата. Здесь не учитывается длина свесов. Если они будут являться продолжением стропил, то к рассчитанному параметру нужно прибавить их длину.
А как сделать расчет, если крыша будет ассиметричной? В этом случае скаты будут разными. Но и тут можно воспользоваться теоремой Пифагора. Рассчитать стропила на крышу можно по той же формуле, только вначале выяснить значение параметра «В» (в первом случае он равен половины ширины дома). Если крыша асимметричная, то еще на стадии ее проектирования вы высчитаете, на каком расстоянии от стен будет расположен конек. Именно это значение и берется в качестве параметра «В». В результате расчета вы получите длину каждой из стропильных ног (на левый и правый скат). Как видно и здесь проблем с вычислениями нет.
Существует и другой способ как рассчитать стропила. В этом случае используется угол наклона ската. Эта формула немного сложнее предыдущей. Длина стропил (для двухскатной симметричной крыши) будет равна сумме 0,5 и высота от основания крыши до конька разделенной на косинус угла наклона ската.
Каким бы способом не был бы произведен расчет, главное сделать его правильно и точно. От этого будет зависеть прочность всей стропильной системы. Если рассчитать длину стропил до целого числа не получается, то лучше делать округление в большую сторону. Лучше немного отпилить лишнее при проведении самого монтажа.
Расчет длины стропил двухскатной крыши в зависимости от типа крыши (симметричная, асимметричная, ломаная) и вида стропильной системы (висячая, наслонная). Основные нюансы и вычисления.
Крыша – это не только защита дома от внешней среды, но и некий элемент декора, придающий сооружению законченный вид. Именно поэтому застройщики сооружают сегодня самые необычные кровли со сложными конструкциями стропильных систем.
Система стропил является важнейшим элементом обустройства любой кровли. На нее приходится вес покрытия и атмосферных осадков. Поэтому правильное выполнение такой системы с учетом всех правил строительного искусства – это гарантия надежности и долговечности крыши. Очень важно правильно определить длину стропил и других элементов конструкции. При этом нужно учитывать такие климатические особенности, как:
Из чего состоит система стропил
Любая конструкция такого рода выполняется в виде соединенных между собой элементов, строго соответствующих произведенным ранее расчетам. В составе этой системы можно выделить следующие элементы:
- накосные ноги, которые еще называют стропильными;
- упоры, шпренгели и другие крепежные детали, которые придают конструкции необходимой жесткости;
- стойки вертикального типа;
- нарожники.
Обратите внимание! Нужно с особой ответственностью отнестись к расчету длины стропил – любая, пусть и незначительная ошибка может привести к деформации геометрии крыши и, соответственно, ее обрушению.
Если вы не разбираетесь в особенностях кровельной конструкции, то лучше обратитесь к квалифицированны м специалистам. Для самостоятельного расчета исп ользуйте специальные калькуляторы и таблицы – это поможет вам избежать ошибок.
Разновидности стропильной системы
Разновидности стропильной системы
Стропильные системы делятся на две группы в зависимости от используемого материала:
- деревянные конструкции;
- конструкции из металла.
Существуют еще Ж/Б стропильные системы, но их используют преимущественно в промышленных зданиях. В любом случае, будь стропила металлическими, деревянными или бетонными, они обязательно должны прочно крепиться к стенам дома.
Зачастую для сооружения стропил в загородных домах используют древесину, преимущественно хвойных пород. По сравнению с металлом, дерево легче обрабатывать и устанавливать. Более того, если даже при расчетах произошла ошибка, то деревянные детали легко заменить.
До того как приступить к расчетам, сначала измерьте ширину дома. Дело в том, что хотя небольшие накосные ноги и не нуждаются в дополнительном наращивании, но в отдельных случаях особая геометрия кровли требует усиления стропил, даже если дом незначительных размеров.
По особенностям конструкции стропила делятся на:
В строительстве загородных домов чаще используются наклонные стропила, но нередко строители совмещают и те и другие. Как уже говорилось, может потребоваться наращивание накосных ног. Это зависит от кровельного материала, используемого при строительстве. Так, шифер или керамическую черепицу ввиду большого веса можно устанавливать лишь на стропильную систему повышенной прочности.
Виды двухскатных стропильных систем
Сечение досок, используемых при сооружении стропил, может быть 20х6 см либо 15х5 см. Но если конструкция усиливается, то можете подобрать брус с б о льшим сечением (есть и другой способ усиления – путем сращивания досок).
А теперь – непосредственно к расчетам.
Что нужно учесть при расчете стропил
Сначала определим основополагающие моменты.
- Вид и форма кровли непосредственно влияют на функциональные особенности стропильной системы. Дело в том, что расчеты для шатровой и двускатной крыш будут отличаться между собой, ведь проводить их нужно по разным методикам. Более того, несимметричные кровли (к примеру, ломаные) нуждаются в дополнительных стабилизационных элементах – ригелях, шпалах, подкосах и проч.
- Очень важны при расчетах и будущие нагрузки на конструкцию, преимущественно снеговые и ветровые. К примеру, в заснеженных регионах страны достаточно трудно соорудить кровлю со скатом менее 45°, а если увеличить наклон или высоту конструкции, то увеличится ветровая нагрузка. Словом, нужно определить ту самую «золотую середину», но не в ущерб привлекательност и. Очень часто такую проблему могут решить лишь истинные мастера.
- Еще одним важным моментом при расчете является материал покрытия. Многие из этих материалов нуждаются в определенных условиях. Так, гибкая черепица укладывается исключительно на сплошную поверхность (в крайнем случае – частую обрешетку). Керамическая черепица нуждается в усиленном каркасе.
- Размер и площадь – вот основные показатели, влияющие на выбор того или иного типа кровли. Если площадь большая, то увеличивается шаг стропил и, соответственно, расстояние между ними. Из-за этого сечение используемого бруса увеличивается.
Обратите внимание! Дистанция между несущими стенами называется прогоном. С увеличением прогона растет количество изменений в конструкции, в частности, число стабилизирующих и усиливающих элементов.
Как рассчитать стропила на крышу
Теперь, ознакомившись с отправными точками, можете брать бумагу, линейку и карандаш и приступать к расчетам.
Первый этап. Вес кровельного пирога
Для начала определите, сколько будет весить сама кровля. Это очень важно, ведь стропильная система должна достаточно долго выдерживать этот вес. Его очень легко вычислить: узнайте вес квадратного метра каждого из слоев, суммируйте полученные данные и добавьте поправочные 10%.
Вот пример таких расчетов.
- Квадратный метр обрешетки весит 15 кг.
- Кровельным покрытием будет, скажем, ондулин с весом 3,5 кг.
- Метр квадратный битумной гидроизоляции весит еще 6 кг.
- Вес 10-сантиметровог о слоя минеральной ваты составляет примерно 10 кг на квадратный метр.
Посмотрим, что получается.
Добавляем поправочные 10%, получается 37,95 кг. Именно эта цифра является показателем веса кровельного пирога.
Обратите внимание! В большинстве случаев этот вес не превышает 50 кг, но опытные специалисты уверены, что при расчетах нужно основываться именно на этом значении – «на запас».
Выходит, что вес кровельного пирога должен составлять 50 + 10% = 55 кг/м².
Очень важно учесть и снеговую нагрузку, ведь снег может скапливаться на крыше в достаточно большом количестве. Используйте для определения этой нагрузки специальную формулу:
S в данном случае – это нагрузка снега, которую вам нужно рассчитать;
µ – поправка, зависящая от наклона ската;
У плоской крыши, наклон которой не превышает 25°, поправка будет равняться единице; если наклон ската больше 25°, но не превышает 60°, то поправка составит 0,7. Если будет сооружаться очень крутая кровля, то снеговые нагрузки для нее можно не рассчитывать вовсе.
S ᶢ – это вес квадратного метра снегового покрова. Этот показатель зависит от климатических особенностей конкретного региона, узнать о нем можно в СНиПе.
Допустим, наклон кровли будет составлять 25°, а масса снега – 200 кгс/м².
Для расчета нагрузки ветра на стропила используйте приведенную ниже формулу.
Wᵒ в данном случае является нормативным показателем, который вы должны определить по таблице (все зависит от того, в каком регионе вы живете);
К – это поправка, которая учитывает высоту дома и тип местности.
Четвертый этап. Расчет шага и длины стропил
Выбор сечения и длины стропильной ноги
Для расчета длины стропил можете вспомнить геометрию в школе, а именно знаменитую теорему Пифагора. Ведь стропильная конструкция – это, по сути, прямоугольный треугольник и измерить его диагональ очень просто. Но не забывайте учитывать при расчетах:
- прочность брусьев;
- возможность деформации – какую нагрузку сможет выдержать система не ломаясь.
Обратите внимание! Как гласит ГОСТ, стропила не должны прогибаться больше, чем на 1/250 часть своей длины. К примеру, если длина стропил составляет 5м, то умножьте это числ о на 0,004 – так вы получите предельный прогиб, а именно 2 см.
Основные требования к материалу
Согласно ГОСТу, древесина должна соответствовать следующим требованиям:
- ее влажность не должна превышать 18%;
- количество сучков не должно превышать три штуки на погонный метр бруса;
- несквозные трещины могут быть, но их длина не должна превышать половину общей длины;
- древесина должна быть обработанной антисептиком, антипиреном и средством биологической защиты.
Кроме того, при покупке брусьев обращайте внимание на:
- фирму-изготовите ля;
- дату изготовления;
- название изделий, стандарт;
- качество выполнения отдельных деталей;
- размеры и влажность изделий;
- породу дерева.
Специальные компьютерные программы
Судя по всему сказанному выше, для расчетов стропил нужно обладать не только достаточным запасом знаний, но и навыками черчения и рисования. Разумеется, не каждый из нас может всем этим похвастаться.
К счастью, сегодня существует немало компьютерных утилит, предназначенных для облегчения расчетов. Есть среди них профессиональные, такие, к примеру, как «Автокад», но можно отыскать и более простые варианты. Так, в программе «Аркон» можно запросто создавать различные проекты, а также наглядно увидеть, как будет выглядеть будущая крыша.
Обратите внимание! В таких утилитах есть и расчетный калькулятор, о котором говорилось ранее. С его помощью можно с предельной точностью рассчитать длину, шаг и сечение стропил.
Такие калькуляторы есть и в онлайн-режиме, но все данные, которые можно получить с их помощью, носят рекомендационный характер и не заменят полноценного составления проекта.
В качестве заключения
Одним из важнейших этапов сооружения крыши является расчет стропильной системы. Разумеется, это дело лучше доверить профессионалам, но предварительные замеры можно произвести и своими силами – это поможет вам разобраться в готовом чертеже.
Видео – Установка стропил
Получайте лучшее на почту
Узнайте, как рассчитать стропила на крышу! Какие данные нужны для расчетов, пошаговое руководство, таблицы, фото + видео.
Мы предлагаем профессиональный бесплатный расчет стропильной системы двухскатной крыши с помощью онлайн калькулятора сайт, визуализацией 3D и подробными чертежами. Детальные расчеты крыши и кровли, всех материалов, обрешетки, стропил, мауэрлата. Попробуйте расчет двускатной крыши прямо сейчас!
Наш онлайн калькулятор стропильной системы произведет расчет двускатной крыши:
- расчет длины стропил двускатной крыши
- количества стропил и шага
- расчет площади двухскатной крыши и угла наклона
- расчет обрешетки на крышу
- количество листовых кровельных материалов (например, профнастила, металлочерепицы, шифера)
- параметры пароизоляции и утеплителя
Для формирования расчета калькулятора двускатной крыши вам нужно измерить и ввести в соответствующие окошки следующие размеры:
Сечение (толщина x ширина) и шаг стропил зависят от угла наклона крыши, ее вида, длины стропильной ноги, максимально выдерживаемых основных нагрузок, а также от типа и веса покрытия кровли, и даже в какой-то степени от ширины утеплителя. Если не знаете, где взять стандартные параметры стропил и обрешетки, вам поможет наша статья « Оптимальное сечение, шаг обрешетки и стропильных ног в зависимости от типа кровли ».
Калькулятор выполняет расчет материалов на крышу, отталкиваясь от введенных вами размеров кровельного листа и от расчетной величины площади кровли. Количество кровельных материалов для крыши, досок и бруса для стропильной системы мы советуем покупать все же с небольшим запасом, всегда лучше сдать остатки в строительный магазин, чем доплачивать кучу денег за доставку не хватающей пары досок.
Будьте внимательны! От того, насколько точные величины вы внесете, настолько достоверно онлайн калькулятор сможет рассчитать двускатную крышу.
Упростите себе подсчеты и сэкономьте время, программа сама нарисует план стропил двускатной крыши и выведет результаты расчета двускатной крыши по введенным вами данным в виде чертежа двускатной крыши в разных углах обзора, и ее интерактивной 3d модели.
На закладке « 3 D - Просмотр » вы можете лучше разглядеть свою будущую двускатную крышу в объемном представлении. На наш взгляд, визуализация в строительстве - очень нужная возможность.
Если у вас в проекте двускатная крыша с разными скатами, вам следует произвести расчет с помощью калькулятора дважды - для каждого ската в отдельности.
Расчет стропильной системы следует делать не после строительства коробки дома, а еще на этапе изготовления проекта здания. Надо помнить, что для очень ответственных и престижных сооружений такие работы рекомендуется заказывать профессиональным архитекторам, только они смогут выполнить правильные расчеты и гарантировать длительность и безопасность эксплуатации сооружения.
Несмотря на то, что это одна из самых простых типов систем для жилых зданий, есть несколько видов конструкции. Разнообразие позволяет увеличивать варианты использования крыш при строительстве домов по стандартным или индивидуальным эксклюзивным проектам.
| Тип стропильной системы двухскатной крыши | Архитектурные особенности и краткое описание |
|---|---|
| Наиболее часто используемый вариант, имеет два полностью одинаковых ската прямоугольной формы. Нагрузки между отдельными элементами распределяются равномерно вне зависимости от их расположения. Количество дополнительных упоров не ограничивается, конкретное решение принимается в зависимости от планов использования чердачных помещений. Расчеты можно делать при помощи бесплатных программ, размещенных на строительных сайтах. |
| Конек смещен в одну из сторон дома или скаты с различными углами наклона. Более сложная для расчетов стропильная система крыши. Если в упрощенном варианте можно рассчитывать один скат и полученные данные автоматически применять для второго, то для асимметричной стропильной системы такой вариант использовать нельзя. Преимущества – оригинальный внешний вид. Недостатки – сложность расчетов и монтажа и уменьшение используемого чердачного пространства. |
| Чаще всего используется во время строительства мансардных помещений, позволяет существенно увеличивать объем чердачных помещений. Расчеты по сложности относятся к средней категории. Стропильная система с наружным изломом. Редко встречаются системы с внутренним изломом, кроме оригинального внешнего вида, они никаких преимуществ не имеют. |
Конструктивные элементы стропильной системы
Мы дадим перечень всех элементов, которые необходимо рассчитывать для каждого конкретного случая.
Наиболее простой элемент стропильной системы, может изготавливаться из бруса 150×150 мм, 200×200 мм или досок 50×150 мм и 50×200 мм. На небольших домах разрешается использовать спаренные доски толщиной от 25 мм. Мауэрлат считается неответственным элементом, его задача лишь равномерно распределять точечные усилия от стропильных ног по периметру фасадных стен строения. Фиксируется к стене на армирующем поясе при помощи анкеров или больших дюбелей. Некоторые стропильные системы имеют большие распирающие усилия, в этих случаях элемент рассчитывается на устойчивость. Соответственно, подбираются оптимальные способы фиксации мауэрлата к стенам с учетом материала их кладки.
Цены на брус
Формируют силуэт стропильной системы и воспринимают все действующие нагрузки: от ветра и снега, динамические и статические, постоянные и временные.
Изготавливаются из досок 50×100 мм или 50×150 мм, могут быть сплошными или нарощенными.
Доски рассчитываются по сопротивлению на изгиб, с учетом полученных данных подбираются породы и сорта древесины, расстояние между ногами, дополнительные элементы повышения устойчивости. Две соединенные ноги называются фермой, в верхней части могут иметь затяжки.
Затяжки рассчитываются на растяжение.
Прогоны
Одни из самых важных элементов стропильной системы двухскатной крыши. Рассчитываются на максимальные изгибающие усилия, изготавливаются из досок или бруса соответствующего нагрузкам сечения. В самом высоком месте устанавливается коньковый прогон, по сторонам могут монтироваться боковые. Расчеты прогонов довольно сложные и должны учитывать большое количество факторов.
Могут быть вертикальными и наклонными. Наклонные работают на сжатие, крепятся под прямым углом к стропилинам. Нижняя часть упирается о балки перекрытия или бетонные плиты, приемлемы варианты упора о горизонтальные лежни. За счет упоров есть возможность использовать для изготовления стропильных ног более тонкие пиломатериалы. Вертикальные упоры работают на сжатие, горизонтальные на изгиб.
Лежни
Укладываются вдоль чердачного помещения, упираются в несколько несущих стен или межкомнатных перегородок. Назначение – упрощение изготовления сложной стропильной системы, создания новых точек передачи нагрузок от различных типов упоров. Для лежней можно использовать балки или толстые доски, расчет делается по максимальному изгибающему моменту между точками опоры.
Обрешетка
Тип обрешетки выбирается с учетом технических параметров кровельных покрытий и на показатели стропильной системы не влияет.
Какая обрешетка необходима под профнастил? Когда монтировать деревянную, а когда металлическую? Как правильно выбрать шаг обрешетки и какие при этом учитывать факторы?
Цены на доски строительные
Доски строительные
Этапы расчета двухскатной крыши
Все работы состоят из нескольких этапов, каждый оказывает большое влияние на устойчивость и долговечность эксплуатации конструкции.
Расчет параметров стропильных ног
На основании полученных данных определяются линейные параметры пиломатериалов и шаг ферм. Если нагрузки на стропила очень большие, то для равномерного их распределения устанавливаются вертикальные или угловые упоры, расчеты повторяются с учетом новых данных. Меняется направление воздействия усилий, величина крутящих и изгибающих моментов. Во время расчетов должны учитываться три вида нагрузок.
- Постоянные.
К этим нагрузкам относится вес кровельных материалов, обрешетки, утеплительных слоев. Если чердачное помещение эксплуатируемое, то следует принимать во внимание массу всех отелочных материалов внутренних поверхностей стен. Данные по кровельным материалам берутся из их технических характеристик. Легче всех металлические кровли, тяжелее всех натуральные сланцевые материалы, керамическая или цементно-песчаная штучная черепица.
- Переменные нагрузки.
Самые сложные для расчетов усилия, особенно в настоящее время, когда климат резко меняется. Для расчетов по-прежнему берутся данные со справочников СНиПа устаревшего образца. Для его таблиц применялись сведения пятидесятилетней давности, с этих пор значительно изменилась высота снежного покрова, сила и преобладающее направление ветра. Снеговые нагрузки могут в разы превышать имеющиеся в таблицах, что оказывает весомое влияние на достоверность расчетов.
Причем высота снега изменяется не только с учетом климатической зоны, но и в зависимости от расположения дома по сторонам света, рельефа местности, конкретного места расположения здания и т. д. Такими же недостоверными являются и данные о силе и направлении ветра. Архитекторы нашли выход из этой сложной ситуации: данные берут из старевших таблиц, но для страховки надежности и устойчивости в каждой формуле применяют коэффициент запаса прочности. Для ответственных стропильных систем на жилых зданиях норматив составляет 1,4. Это значит, что все линейные параметры элементов системы увеличиваются в 1,4 раза и за счет этого повышается надежность и безопасность эксплуатации конструкции.
Фактическая нагрузка от ветра равняется показателю в регионе расположения строения, умноженному коэффициент поправки. Поправочный коэффициент характеризует особенности расположения здания. По такой же формуле определяется и максимальная снеговая нагрузка.
- Индивидуальные нагрузки. К этой категории относятся специфические усилия, влияющие на стропильную систему двухскатной крыши во время землетрясения, торнадо и иных природных катаклизмов.
Конечные значения определяются с учетом вероятности одновременного действия всех вышеперечисленных нагрузок. Размеры каждого элемента стропильной системы рассчитываются с применением коэффициента запаса прочности. По такому же алгоритму проектируются не только стропильные ноги, но и перемычки, упоры, растяжки, прогоны и прочие элементы крыши.
Прежде чем приступать к строительству крыши, конечно желательно, чтобы её была рассчитана на прочность. Сразу после опубликования прошлой статьи « «, мне на почту стали приходить вопросы, касающиеся выбора сечения стропил и балок перекрытия.
Да, разобраться в этом вопросе на просторах нашего всеми любимого интернета действительно довольно не просто. Информации на эту тему очень много, но она как всегда настолько разрознена и иногда даже противоречива, что неопытному человеку, который в своей жизни возможно даже и не сталкивался с таким предметом как «Сопромат» (повезло же кому-то), легко запутаться в этих дебрях.
Я, в свою очередь, попробую сейчас составить пошаговый алгоритм, который поможет Вам самостоятельно рассчитать стропильную систему своей будущей крыши и наконец избавиться от постоянных сомнений — а вдруг не выдержит, а вдруг развалится. Сразу скажу, что углубляться в термины и различные формулы я не буду. Ну зачем? На свете столько полезных и интересных вещей, которыми можно забить себе голову. Нам ведь нужно просто построить крышу и забыть про неё.
Весь расчёт будет описан на примере двухскатной крыши, о которой я писал в
Итак, Шаг № 1:
Определяем снеговую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта снеговых нагрузок РФ. Чтобы увеличить картинку, кликните на ней мышкой. Ниже я дам ссылку, по которой её можно будет скачать себе на компьютер.
По этой карте определяем номер снегового региона, в котором мы строим дом и из нижеследующей таблицы выбираем соответствующую этому региону снеговую нагрузку (S, кг/м²):
Если Ваш город находится на границе регионов, выбирайте большее значение нагрузки. Корректировать полученную цифру в зависимости от угла наклона скатов нашей крыши не нужно. Программа, которой мы будем пользоваться сделает это сама.
Допустим в нашем примере мы строим дом в Подмосковье. Москва находится в 3 снеговом регионе. Нагрузка для него составляет 180 кг/м².
Шаг №2:
Определяем ветровую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта ветровых нагрузок РФ. Её также можно будет скачать по ссылке ниже.
По этой карте также выбираем соответствующий номер региона и определяем для него значение ветровой нагрузки (значения показаны в левом нижнем углу):
Здесь столбец А - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры; столбец В - городские территории, лесные массивы и др. местности равномерно покрытые препятствиями. Нужно учесть, что в некоторых случаях тип местности может различаться в разных направлениях (например, дом стоит на окраине населённого пункта). Тогда выбираем значения из столбца «А».
Снова вернёмся к нашему примеру. Москва находится в I-м ветровом регионе. Высота нашего дома 6,5 метров. Предположим, что строится он в населённом пункте. Таким образом принимаем значение поправочного коэффициента k=0,65. Т.е. ветровая нагрузка в данном случае будет равна: 32х0,65=21 кг/м².
Шаг №3:
Необходимо скачать себе на компьютер расчётную программу выполненную в виде таблицы Exel. Далее работать мы будем в ней. Вот ссылка для скачивания: « . Также здесь находятся карты снеговых и ветровых нагрузок РФ.
Итак, скачиваем и распаковываем архив. Открываем файл «Расчёт стропильной системы», при этом мы попадаем в первое окно — «Нагрузки»:
Здесь нам нужно поменять некоторые значения в ячейках залитых голубым цветом. Весь расчёт производится автоматически. Давайте продолжим рассматривать наш пример:
В табличке «Исходные данные» меняем угол наклона на 36° (какой у Вас будет угол, такой и пишите, ну это я думаю всем понятно);
Меняем шаг стропил, на тот который мы выбрали. В нашем случае это 0,6 метров;
Нагр. кровли (нагрузка от собственного веса кровельного материала) — это значение выбираем из таблицы:
Для нашего примера выбираем металлочерепицу с весом 5 кг/м².
Снег. район — сюда мы вписываем сумму значений снеговой и ветровой нагрузок, которые мы получили ранее, т.е. 180+21=201 кг/м²;
Утепление (манс.) — это значение оставляем без изменений, если мы будем закладывать утеплитель между стропилами. Если же мы делаем холодный чердак без утеплителя — меняем значение на 0;
В табличку «Обрешётка» вписываем необходимые размеры обрешётки. В нашем случае для металлочерепицы мы поменяем шаг обрешётки на 0,35 м и ширину — на 10 см. Высоту оставляем без изменений.
Все остальные нагрузки (от собственного веса стропил и обрешётки) учитываются программой автоматически. Теперь смотрим, что у нас получилось:
Мы видим надпись «Несущая способность обрешётки обеспечена!» Больше в этом окне мы ничего не трогаем, даже ни к чему понимать, что за цифры стоят в других ячейках. Если, например, мы выберем другой шаг стропил (по больше), может получиться, что несущая способность обрешётки будет не обеспечена. Тогда надо будет подбирать другие размеры обрешётки, например, увеличивать её ширину и т.п. В общем думаю Вы разберётесь.
Шаг №4:
Строп.1 » и переходим в окно расчёта стропил с двумя точками опоры. Здесь все внесённые нами ранее входящие данные уже подставлены программой автоматически (так будет и во всех других окнах).
В нашем примере из статьи «Двухскатная крыша дома своими руками» стропила имеют три точки опоры. Но давайте представим, что промежуточных стоек нет и произведём расчёт:
Меняем на схеме стропила длину его горизонтальной проекции (ячейка залита голубым цветом). В нашем примере она равна 4,4 метра.
В табличке «Расчёт стропил» меняем значение толщины стропила В (заданное) на выбранное нами. Мы ставим 5 см. Это значение обязательно должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.);
Теперь в строку «Принимаем Н » нам нужно внести выбранную ширину стропила в сантиметрах. Она обязательно должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.) » и «Нтр.,(прогиб) «. При соблюдении этого условия, все надписи в низу под схемой стропил будут иметь вид «Условие выполнено». В строчке «Н, (по сорт-ту) » указано значение, которое нам предлагает выбрать сама программа. Мы можем взять эту цифру, а можем взять другую. Обычно выбираем сечения имеющиеся в наличии в магазине.
Итак, что у нас получилось показано на рисунке:
В нашем примере для соблюдения всех условий прочности необходимо выбрать стропила с сечением 5х20 см. Но схема крыши показанная мной в прошлой статье имеет стропила с тремя точками опоры. Поэтому для её расчёта переходим к следующему шагу.
Шаг №5:
Нажимаем внизу рабочего экрана на вкладку «Строп.2 » либо «Строп. 3″ . При этом открывается окно расчёта стропил имеющих 3 точки опоры. Выбор нужной нам вкладки производим в зависимости от места расположения средней опоры (стойки). Если она расположена правее середины стропила, т.е. L/L1<2, то пользуемся вкладкой «Строп.2″ . Если стойка расположена левее середины стропила, т.е. L/L1>2, то пользуемся вкладкой «Строп.3″ . Если стойка ровно по середине, можете использовать любую вкладку, результаты будут одинаковые.
На схеме стропил переправляем размеры в ячейках залитых голубым цветом (кроме Ru);
По тому же принципу, что был описан выше, выбираем размеры сечения стропил. Для нашего примера, я принял размеры 5х15 см. Хотя можно было и 5х10 см. Просто привык уже работать с такими досками, да и запас прочности будет побольше.
Теперь важно: с полученного при расчёте рисунка нам нужно будет выписать значение вертикальной нагрузки, действующей на стойку (в нашем примере (см. рис. выше) она равна 343,40 кг) и изгибающего момента действующего на стойку (Моп.=78,57 кгхм). Эти цифры будут нужны нам далее при расчёте стоек и балок перекрытия.
Далее, если вы перейдёте во вкладку «Арка «, откроется окно расчёта стропильной системы представляющей собой коньковую арку (два стропила и затяжка). Я её рассматривать не буду, для нашей крыши она не подойдёт. Слишком у нас большой пролёт между опорами и маленький угол наклона скатов. Там получатся стропила сечением порядка 10х25 см, что для нас конечно непреемлемо. Для более маленьких пролётов такую схему использовать можно. Уверен, кто понял то, о чём я писал выше, тот сам разберётся и с этим расчётом. Если всё же появятся вопросы, пишите в комментариях. А мы переходим к следующему шагу.
Шаг №6:
Переходим на вкладку «Стойка». Ну здесь всё просто.
Определённые нами ранее значения вертикальной нагрузки на стойку и изгибающего момента вносим на рисунке соответственно в ячейки «N=» и «М=». Они у нас были записаны в килограммах, мы вписываем их в тоннах, при этом значения автоматически округляются;
Также на рисунке меняем высоту стойки (в нашем примере это 167 см) и ставим размеры выбранного нами сечения. Я выбрал доску 5х15 см. Внизу в центре видим надписи «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. обеспечено». Значит всё впорядке. Коэффициенты запаса «Кз» очень большие, поэтому можно смело уменьшать сечение стоек. Но мы оставим как есть. Результат расчёта на рисунке:
Шаг №7:
Переходим на вкладку «Балка «. На балки перекрытия действуют одновременно распределённая нагрузка и сосредоточенная. Нам нужно учесть обе. В нашем примере балки одинакового сечения перекрывают пролёты разной ширины. Мы конечно же производим расчёт для более широкого пролёта:
— в табличке «Распределённая нагрузка» указываем шаг и пролёт балок (мы из примера берём 0,6 м и 4 м соответственно);
— принимаем значения Нагр.(норм.)=350 кг/м² и Нагр.(расч.)=450 кг/м². Значения этих нагрузок в соответствии со СНиПом усреднены и взяты с хорошим запасом прочности. В них включена нагрузка от собственного веса перекрытий и эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);
— в строку «В, заданная » вписываем выбранную нами ширину сечения балок (в нашем примере это 10 см);
В строчках «Н, прочность » и «Н, прогиб » будут указаны минимально возможные высоты сечения балок при которых она не сломается и прогиб её будет допустимым. Нас интересует большая из этих цифр. Высоту сечения балки мы принимаем исходя из неё. В нашем примере подойдёт балка сечением 10х20 см:
Итак, если бы у нас не было стоек опирающихся на балки перекрытия, расчёт на этом был бы закончен. Но стойки в нашем примере есть. Они то и создают сосредоточенную нагрузку, поэтому продолжаем заполнять таблички «» и «Распред.+сосредоточ. «:
В обе таблички вносим размеры наших пролётов (тут думаю всё понятно);
В табличке «» меняем значения Нагр.(норм.) и Нагр.(расч.) на цифру которую мы получили выше при расчёте стропил с тремя точками опоры — это вертикальная нагрузка на стойку (в нашем примере 343,40 кг);
В обе таблички вписываем принятую ширину сечения балки (10 см);
Высоту сечения балки определяем по табличке «Распред.+сосредоточ .» . Снова ориентируемся на большее значение. Для нашей крыши принимаем 20 см (см. рис. выше).
На этом расчёт стропильной системы закончен.
Чуть не забыл сказать: используемая нами расчётная программа применима для стропильных систем сделанных из сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы европейской и японской. Вся используемая древесина 2-го сорта. При использовании другой древесины, в программу нужно будет внести некоторые изменения. Так как другие породы дерева в нашей стране используются редко, я сейчас не буду расписывать, что нужно изменять.
1.
2.
3.
4.
Во время возведения нового дома часто возникает вопрос о количестве пиломатериалов для крыши. И этот вопрос действительно важен. Ведь различные материалы для крыши стоят совсем не дешево и если купить слишком много, то деньги просто вылетят в трубу. В то же время, если материала будет недостаточно, то это станет причиной простоя строительства и, возможно, дополнительных затрат на доставку новой партии. Именно поэтому расчет материалов для крыши является животрепещущим вопросом, от которого зависит финальный этап возведения дома.
Как известно, проектируя дом, производится предварительный расчет леса на крышу. На данном этапе работ определяется прочность конструкции, ее стойкость к климатическим условиям. Если не было проведено расчетов прочности конструкции, то крыша в итоге может получится неустойчивой к действию ветра и снега, что может привести к неотвратимым последствиям.
Что же, давайте более детально рассмотрим расчет материала на крышу дома. В предварительных подсчетах обязательно учитывают толщину и тип утеплителя, материал для создания обрешетки.
Виды крыш, материалы
Крыши могут выполняться как в классической форме, так и в совсем фантастической, но в основном это:
- классическая одно- или многоскатная;
- ломанная;
- вальмовая, полувальмовая, шатровая;
- косая;
- куполообразная;
- складчатая;
- крестообразная;
- плоская;
- сферическая;
- шпилеобразная.
На стропила воздействуют различные нагрузки - собственный вес и вес кровельного материала, ветровые нагрузки и воздействие осадков. Для обустройства стропил, обрешетки и мауэрлата используется качественный и хорошо просушенный пиломатериал из хвойных пород дерева. Именно такая древесина является наиболее устойчивой к влаге и гниению.
На стропила укладывается кровля расчет материалов и метод крепления которой зависит от выбранного типа. Это могут быть гвозди, дюбеля или специальный клей. В качестве кровли можно использовать разные материалы - алюминий, медь, ондулин, керамическую или металлическую черепица, битум, полимеры и т. д. В качестве утеплителя наиболее часто используется пенопласт и стекловата.
Как рассчитать материалы на крышу
После того, как стропила установлены на гидроизоляцию, можно приступать к укладке контробрешетки. Она предназначена для стока конденсата и циркуляции воздуха. может быть как сплошной, так и с определенным шагом. Все зависит от выбранного материала кровли и угла ее наклона. Шаг следует считать внимательно, так чтобы избежать деформаций или обрушения крыши.
Расчет пиломатериала на крышу
На расчет материала для крыши дома влияет шаг или расстояние между брусьями. Для того, чтобы определить его, необходимо предварительно (основную и второстепенную). В этом деле основной момент - это обеспечение некоторого запаса прочности для сохранения целостности крыши в экстремальных условиях (сильный снегопад, ураган).
Основной нагрузкой называют вес элементов крыши и вес кровельного пирога. Второстепенная нагрузка - это сила ветра, дождь, снег и т. д.
Расчет кровли проводят по следующей схеме:
Расчет кровельного материала для крыши и основных нагрузок лучше проводить с помощью калькулятора или программы Excel. Это поможет избежать ошибок. Также в сети Интернет можно найти различные программы-калькуляторы, которые помогают рассчитать различные характеристики крыши.
Ниже мы приведем некоторые примеры расчетов различных параметров крыши для нескольких типов материалов. Предположим, что мы уже посчитали параметры мауэрлата, также мы , уклон и высота крыши. Используя нормативную таблицу можно определить, что полная нагрузка на конструкцию крыши составит 2400 кг/м, при этом допустимая нагрузка на 1 погонный метр древесины составляет 100 кг. Таким образом, можно сделать , высчитав необходимый метраж стропил. Для этого просто делим первый показатель на второй: 2400/100 = 24 м.
Если длина одного стропила равна 3 метра, то общее их количество составит: 24/3 = 8 шт. Естественно количество пар тогда составит 8/2 = 4. Максимальный шаг рассчитывается исходя из длины крыши (в нашем случае это 4,5 м) и количества пар: 4,5/(4-1) = 1,5 м. В данной формуле мы отняли от количества пар самую первую, то есть всего выходит три промежутка между стропилами.
Для того, чтобы обеспечить крышу большей стабильностью и прочностью, стропила устанавливаются на меньший шаг. Для этого можно добавить к расчетному количеству стропил еще несколько пар так, чтобы расстояние между ними не превышало 100 см.
Расчет материалов для строительства, подробное видео:
Исходя из этого, для заполнения одного ряда необходимо использовать 6 листов металлочерепицы. Далее высчитывается количество рядов материала от конька к карнизу.
- измеряется расстояние от карниза к коньку;
- высчитываются свесы карниза;
- определяется значение вертикального нахлеста (не более 15 см).
К примеру, ширина ската составляет 4 м, а свесы равны 30 см. Таким образом, общее расстояние от нижнего края крыши до верхнего составляет 4,3 м. Стандартная длина листа металлочерепицы составляет 1 м. Значит, эффективный показатель этого параметра составит 85 см (вычитаем величину нахлеста). Делим показатель общей длины крыши на эффективную длину одного листа и получим, что для укладки необходимо использовать 4,3/0,85 = 5,05 листов. Так как округлив в нижнюю сторону у нас будет нехватка материала, то в реальности придется использовать 6 рядов.
Перемножаем показатель количества листов по вертикали и по горизонтали и получаем общее количество материала на один скат: 6*6 = 36 листов.
