Расчёт стропильной системы своими силами

Расчёт стропильной системы своими силами

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

Как рассчитать стропильную систему

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

  • односкатные;
  • двускатные;
  • мансардные.

Срок службы крыши во многом зависит от правильного расчёта

Видео: расчёт стропильной системы

Расчёт нагрузки на стропила двускатной крыши

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

Для расчёта системы нужно учитывать особенности местного климата

Нагрузки, которые действуют постоянно:

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

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

От ветровой нагрузки зависит угол наклона ската

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

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

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

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

Количество осадков влияет на расчёт крыши

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

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

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

Сечение стропила на крышу

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

Сечение бруса для стропил зависит от многих параметров

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

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

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

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

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

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

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

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

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

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

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

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

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

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

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

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

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

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

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

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

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

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

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

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

Видео: стропильная система двускатной крыши

Как рассчитать длину стропил вальмовой крыши

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

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

В вальмовой крыше есть несколько типов стропил

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

    Для строительства вальмовой крыши нужно расчитать размеры каждого стропила в отдельности

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

    Что влияет на угол наклона стропил

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

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

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

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

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

    Угол наклона ската любой крыши во многом зависит от особенностей климата

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

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

    Как произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши с помощью онлайн калькулятора

    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:

    Правильный расчет стропильной системы крыши

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

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

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

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

    Классификация нагрузок

    Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

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

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

    Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

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

    Для более простого расчета применяется только первый способ.

    Расчет снеговых нагрузок на крышу

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

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

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

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

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

    Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

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

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

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

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

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

    Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

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

    где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте

    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:

    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.

    Расчет стропильной системы: простыми словами о сложных вычислениях

    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.

    ИллюстрацииОписание системы
    Односкатная. Здесь стропильная ферма образована вертикальной стойкой, диагональной балкой и мауэрлатами.

    Выбор односкатной конструкции – неплохое решение для кровель с небольшой площадью ската.

    Двускатная. В основе двухскатной крыши применены два накосных стропила по числу скатов.

    Одним концом две балки соединены на линии конька, в то время как свободные концы крепятся на затяжке или на мауэрлатах.

    Двускатная ломаная. Стропильная ферма для ломаной (мансардной) кровли собирается на основе прямоугольной конструкции из балок перекрытия, двух стоек и затяжки.

    Поверх прямоугольника надстраиваются висячие стропила на вертикальной опоре — бабке. По бокам устанавливаются наслонные стропила, усиленные подкосами.

    Вальмовые и полувальмовые. Такая четырехскатная система отличается от двускатной конструкции тем, что по торцам нет фронтонов, вместо которых установлены дополнительные скаты – вальмы.

    Конструкция вальмовой крыши устойчива к ветровой и снеговой нагрузке, но сложная в строительстве.

    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

    ЛоготипОписание
    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.

    Стропильная система своими руками

    Важным шагом в подготовке к возведению крыши является расчет стропильной системы и балок перекрытия на прочность. В данной статье Вашему вниманию представлен пошаговый алгоритм расчета стропильной системы будущей крыши (на примере двухскатной крыши).

    Первый этап: Определение снеговой нагрузки на крышу.

    Для определения снеговой нагрузки необходимо прибегнуть к карте снеговых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

    По карте определяется номер снегового региона, соответствующий положению строительства Вашего дома. По таблице определяется соответствующая региону снеговая нагрузка (см. таблицу ниже):

    Если место застройки находится на границе регионов, то лучше выбирать большее значение снеговой нагрузки (тем самым увеличивая запас прочности будущей крыши).

    Второй этап: Определение ветровой нагрузки на крышу.

    Для этого используется карта ветровых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

    По карте определяется номер соответствующего региона и значение ветровой нагрузки в данном регионе. Вычисленное таким образом значение ветровой нагрузки необходимо умножить на поправочный коэффициент (k), величина которого берется из нижеприведенной таблицы:

    Небольшое пояснение по столбцам таблицы поправочного коэффициента k: А – открытые побережья водохранилищ, озер и морей, а также пустыни, лесостепи, степи и тундры; В – местности, равномерно покрытые препятствиями, такими как, лесные массивы, городские застройки и т. п.

    Третий этап: Для дальнейших операций необходима компьютерная программа для расчета стропильной система.

    Здесь приводится ссылка для ее скачивания: СКАЧАТЬ. Все дальнейшие расчеты будут производиться программой автоматически по вводимым данным.

    После распаковки и установки программы необходимо открыть файл «расчет стропильной системы». При этом перед Вами появится первое окно «Нагрузки» (см. рисунок).

    Необходимо изменить некоторые данные, расположенные в ячейках, залитых голубым цветом:

      — В таблице «Исходные данные» нужно изменить угол наклона ската крыши на предполагаемый; — В той же таблице необходимо поменять шаг стропил на выбранный; — Значение «Нагр. Кровли» (нагрузка от собственного веса используемого кровельного материала) нужно выбрать в нижеприведенной таблице (см. таблицу):

      — В ячейку «Снег. Нагрузка» вписывается сумма значений ветровой и снеговой нагрузки, высчитанных ранее на этапах 1 и 2; — Ячейка «Утепление (манс.)» принимается 0, если делается холодный чердак, или оставляется без изменений, если между стропиль будет закладываться утеплитель (отапливаемое чердачное помещение); — В таблицу «Обрешетка» вносятся необходимые размеры обрешетки.

    (Все остальные нагрузки – такие как вес стропил и обрешетки – учитываются программой автоматически).

    Если в нижней части документа появилась надпись «Несущая способность обрешетки обеспечена!», то можно переходить к следующему этапу расчета; в противном случае необходимо изменить размеры обрешетки или шаг стропил (в зависимости от Вашего желания и кошелька, разумеется).

    Четвертый этап: переходим во вкладку «Строп. 1» (расчет стропил с двумя точками опоры).

    Можно заметить, что все внесенные ранее данные проставлены в таблицы автоматически (так будет и во всех последующих рабочих вкладках).

    Если Вы устанавливаете стропила с двумя точками опоры, то необходимо внести некоторые поправки в данной вкладке:

      — На схеме стропила меняем значение длины горизонтальной проекции (ячейка отмеченная голубым цветом); — В таблице «Расчет стропил» необходимо изменить толщину стропил «В, (заданное) на выбранное; при этом нужно учесть, что это значение должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.); — В строку «Принимаем Н» необходимо ввести выбранную ширин стропил (в см); при этом она должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.)» и «Нтр.,(прогиб)». Если все оформлено правильно, то все надписи под схемой стропил станут «Условие выполнено». При этом в строке «Н,(по сорт-ту)» появится значение, предлагаемое самой программой (можно принять его или выбрать любое другое, подходящее Вам – выбор остается за Вами).

    Пятый этап: Открываем вкладку «Строп.2» (откроется окно для расчета стропил с тремя точками опоры):

      — Вносим изменения на схеме стропил в ячейки, залитые голубым цветом; — Выбираем размеры сечения стропил по аналогии с этапом 4. Из получившегося расчета важно отметить значение изгибающего момента и вертикальной нагрузки, действующих на стойку (эти цифры понадобятся при расчете стоек и балок перекрытия). — При нажатии вкладки «Арка» откроется окно расчета стропильной системы коньковой арки (два стропила и затяжка).

    Шестой этап: открываем вкладку «Стойка»:

      — Определенные ранее (см. этап 5) значения изгибающего момента и вертикальной нагрузки на стойку вносятся на схему в ячейки «N=» и «М=» соответственно (при этом в данную схему эти значения вносятся в тоннах); — Необходимо также изменить высоту стойки и поставить размеры выбранного сечения. Если внизу появилась надпись «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. Обеспечено!», то можно продолжать расчет дальше (если значения коэффициента запаса «Кз» большие, то можно их и уменьшить, но лучше оставить как есть)

    Седьмой этап: открываем вкладку «Балка»:

    При внесении данных в таблицы данной вкладки важно учесть, что на балки перекрытия одновременно действует распределенная и сосредоточенная нагрузки:

      — В таблице «Распределенная нагрузка» необходимо указать пролет и шаг балок; — Необходимо просчитать в соответствии со СНиПом значения «Нагр.(норм.)» и «Нагр.(расч.)» и взять их с запасом (сюда входит собственный вес перекрытий, а также эксплуатационная нагрузка – люди, мебель, фурнитура и т. п.); — В строку «В, заданная» вносится значение ширины выбранного сечения балок; — В строках «Н, прочность» и «Н, прогиб» отобразятся минимально возможные высоты сечения балок, при которых балка не сломается и прогиб будет допустимого значения; — В таблицы «Сосредоточенная нагрузка» и «Распред.+сосредоточ.» вносятся размеры пролетов и ширина сечения балок; — В таблицу «Сосредоточенная нагрузка» вносится значение вертикальной нагрузки на стойку; — По таблице «Распред.+сосредоточ.» определяется высота сечения балки.

    Этим этапом оканчивается расчет стропильной системы.

    Важно учесть, что поскольку стропильные системы в основном состоят из древесины сосны, ели, европейской или японской лиственницы, никаких поправок в расчетную программу не вносилось. При использовании любой другой породы древесины необходимо будет подкорректировать расчет под соответствующую применяемую древесину.

    Читайте также:  Уникальное покрытие: кровля из сэндвич-панелей
    Ссылка на основную публикацию