Проектирование и грамотные расчеты элементов стропильной конструкции – залог успеха в строительстве и в последующей эксплуатации крыши. Она обязана стойко сопротивляться совокупности временных и постоянных нагрузок, при этом по минимуму утяжелять постройку.
Для производства вычислений можно воспользоваться одной из многочисленных программ, выложенных в сети, или все выполнять вручную. Однако в обоих случаях требуется четко знать, как рассчитать стропила для крыши, чтобы досконально подготовиться к строительству.
Стропильная система определяет конфигурацию и прочностные характеристики скатной крыши, выполняющей ряд значимых функций. Это ответственная ограждающая конструкция и важная составляющая архитектурного ансамбля. Потому в проектировании и расчетах стропильных ног следует избегать огрехов и постараться исключить недочеты.
Как правило, в проектных разработках рассматривается несколько вариантов, из которых выбирается оптимальное решение. Выбор наилучшего варианта вовсе не означает, что нужно составить некое число проектов, выполнить для каждого точные вычисления и в итоге предпочесть единственный.
Сам ход определения длины, монтажного уклона, сечения стропилин заключается в скрупулезном подборе формы конструкции и размеров материала для ее сооружения.
Например, в формулу вычисления несущей способности стропильной ноги первоначально вводят параметры сечения наиболее подходящего по цене материала. А если результат не соответствует техническим нормам, то увеличивают или уменьшают размеры пиломатериала, пока не добьются максимального соответствия.
Метод поиска угла наклона
У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:
- Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
- Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
- Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.
Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.
Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 – 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.
В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.
Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.
Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.
Расчет длины стропильной ноги
Длину стропилины определяют после того, как выбран угол наклона системы. Оба указанных значения нельзя отнести к числу точных величин, т.к. в процессе вычисления нагрузки как крутизна, так и следом за ней длина стропильной ноги может несколько изменяться.
К основным параметрам, влияющим на проведение расчетов длины стропил, относится тип карнизного свеса крыши, согласно чему:
- Внешний край стропильных ног обрезается заподлицо с наружной поверхностью стены. Стропила в этой ситуации не формируют карнизный свес, защищающий конструкцию от осадков. Для защиты стен устанавливается водосток, закрепленный на прибитой к торцевому краю стропилин карнизной доске.
- Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
- Стропила изначально раскраиваются с учетом длины карнизного свеса. В нижнем сегменте стропильных ног выбирают врубки в виде угла. Для формирования врубок отступают от нижнего края стропилин на ширину карнизного выноса. Врубки нужны для увеличения опорной площади стропильных ног и для устройства опорных узлов.
На стадии расчета длины стропильных ног требуется продумать варианты крепления каркаса крыши к мауэрлату, к перепускам или к верхнему венцу сруба. Если задумана установка стропилин заподлицо с внешним контуром дома, то расчет проводится по длине верхнего ребра стропилины с учетом размера зуба, если он используется для формирования нижнего соединительного узла.
Если стропильные ноги раскраиваются с учетом карнизного выноса, то длину рассчитывают по верхнему ребру стропилины вместе со свесом. Отметим, что применение треугольных врубок ощутимо ускоряет темпы возведения стропильного каркаса, но ослабляет элементы системы. Потому при расчетах несущей способности стропилин с выбранными углом врубками применяется коэффициент 0,8.
Среднестатистической шириной карнизного выноса признаны традиционные 55 см. Однако разброс может быть от 10 до 70 и больше. В расчетах используется проекция карнизного выноса на горизонтальную плоскость.
Есть зависимость от прочностных характеристик материала, на основании чего изготовитель рекомендует предельные значения. К примеру, производители шифера не советуют выносить кровлю за контур стен на расстояние свыше 10 см, чтобы накапливающаяся вдоль свеса крыши снежная масса не смогла повредить край карниза.
Крутые крыши не принято оборудовать широкими свесами, независимо от материала карнизы не делают шире 35 – 45 см. А вот конструкции с уклоном до 30º может отлично дополнить широкий карниз, который послужит своеобразным навесом в областях с избыточным солнечным освещением. В случае проектирования крыш с карнизными выносами по 70 и более см, их укрепляют дополнительными опорными стойками.
Как вычислить несущую способность
В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.
Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.
Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.
Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:
- Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
- Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.
В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.
Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.
Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.
С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.
Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.
Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.
Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.
Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.
Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.
Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м 3 , а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м 3 .
Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м 2 . Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.
Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.
Определение сечения стропилин
Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.
Расчеты для конструкций с уклоном до 30º
На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.
У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.
У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.
Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:
- Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
- Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.
Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.
В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.
Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.
Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/R изг. Величину М вычислим по формуле g×L 2 /8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.
R изг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см 2 . Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:
M = 345 кг/м × 16м 2 /8 = 690 кг/м
Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.
W = 0,690 кг/см/130 кг/см 2 = 0,00531 см
B = 6 × 0,00531 см × 15 2 см = 7,16 см
Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.
Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39
Для стропильных систем с уклоном свыше 30º
Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.
Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.
При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.
Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.
Видео о проведении расчетов стропилин
Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:
Выполнение расчетов несущей способности и угла установки стропил – важная часть проектирования каркаса крыши. Процесс непростой, но разобраться в нем необходимо и тем, кто производит расчеты вручную, и тем, кто пользуется расчетной программой. Нужно знать, где брать табличные величины и что дают расчетные значения.
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.
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.
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.
Переменные нагрузки:
- 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:
Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил
Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:
- Выбирается оптимальный шаг установки.
- Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
- Полученное число округляется до целого.
- Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.
Площадь стропильной системы
При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:
- Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
- В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
- 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.
- При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
- 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 = (L дд +2×L фс) × (L c +L кс), где:
- L дд – длина стены;
- L фс – длина свеса фронтона;
- L c – длина стропильного бруса;
- L кс – 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:
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.
Онлайн калькулятор производит точный расчет стропил онлайн (рассчитывает размеры стропил для крыши: длина стропил, длина свеса, угол спила, расстояние до запила). Чертежи и размер стропил формируются в режиме реального времени.
Калькулятор осуществляет онлайн расчет длины стропил двускатной крыши. Расчет стропил односкатной крыши выполните другим калькулятором.
В блоке «Укажите размеры» необходимо внести данные крыши, предварительно выбрав подходящие вам единицы измерения. На изображении наглядно показаны все нужные параметры.
Необходимые для расчета стропила размеры:
- Высота крыши — расстояние от уровня "пола" чердака до конька крыши.
- Ширина крыши — расстояние между точками опоры стропил. Обычно это край мауэрлата с внешней стороны стены.
- Свес крыши — расстояние от края стены до края крыши.
- Ширина стропила — ширина стропильной доски (обычно 10 - 15 см).
- Толщина стропила — толщина стропильной доски (обычно 5 см)
- Глубина запила — расстояние от края доски до крайней точки запила (нельзя делать больше 1/3 ширины стропильной доски)
Размечать расстояние от края стропильной доски до запила следует только под углом спила, который Вам дает калькулятор расчета стропил.
Рассчитанные размеры стропил могут незначительно отличаться при строительстве в силу наличия погрешностей на строительной площадке. Пожалуйста, учитывайте этот нюанс и прежде чем изготавливать стропильную систему целиком, изготовьте одну стропилу, которую будете использовать в дальнейшем как шаблон.
На вкладке "3D просмотр " представлена трехмерная модель готового стропила, которую можно рассмотреть со всех сторон: повернуть, переместить, приблизить, уменьшить. Для перемещения модели стропила сначала наведите курсор на модель, зажмите правую кнопку мыши, затем двигайте. Вращение модели стропила происходит зажатой левой кнопкой мыши. Для приближения/отдаления прокручивайте колесо мыши.
Толщина стропила определяется из нагрузок на стропильную систему, от шага между стропилами, от длины стропила и т.д. Для определения толщины стропил воспользуйтесь полезной статьей на нашем сайте Правильный расчет стропильной системы .
Калькулятор стропил двускатной крыши поможет значительно упростить самостоятельные вычисления, определить основные необходимые размеры, а также объем требуемого материала для строительства стропильных ног двускатной кровли.
Большая часть строительства уже позади, и ваш будущий дом радует крепким фундаментом и ровными стенами? Самое время приступать к строительству крыши, которая будет защищать ваш домашний уют от сырости и непогоды. Но первое, что нужно сделать – спроектировать и рассчитать всю конструкцию до самой последней детали.
Помните, что на высоте все работы проходят сложнее, а потому лучше ничего не переделывать. Тем более, что сам расчет стропильной системы двухскатной крыши не сложен – сейчас в этом вы убедитесь сами! К слову, двускатную крыше еще называют щипцовой.
- Мауэрлат – это фундамент кровли, обычно представленный горизонтальным брусом, на который и опираются стропила.
- Коньковый брус.
- Наклонные балки и стропила.
- Вертикальные стойки.
- Обрешетка и дополнительные детали, придающие необходимой жесткости каркасу.
Ничего сложного – двускатная крыша как раз этим и радует:
Стандартная и ломаная двухскатная крыша
Проект стандартной двускатной стропильной системы представляет собой две наклонные плоскости прямоугольной формы и ровные вертикальные торцы по бокам, называемые фронтонами. Такая крыша – одна из самых простых конструкций, со строительством которой успешно справляются даже малоопытные специалисты.
А вот ломаная двускатная крыша имеет уже другую архитектуру. Здесь верхняя более пологая крыша обычно строится с углом наклона 30°, а нижняя крутая – с наклоном 60°.
Ломаная двускатная крыша хороша тем, что на ней почти не задерживается снег и наледь, а вот мансардное помещение оказываются куда удобнее и уютнее. Причем в нижней плоскости такой крыши рационально делать мансардные окна, которые на более пологих плоскостях обычно становятся проблемой протечек и сырости – на них дольше задерживается дождевая вода.
Отметим, что один из самых лучших вариантов для зданий шириной 6-8 м. Причем ломаный профиль вам будет легче собрать – для этого нужно всего лишь смонтировать прямо на земле нужные узлы, а все стойки и стропила просто обрезаем по шаблону:
Как рассчитать двускатную стропильную систему?
Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.
Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:
Рассчитываем угол наклона скатов
Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° – это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.
Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.
Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:
Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.
Определяемся с видом стропил
У двускатной крыши их всего два.
Висячие стропила
Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.
Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:
- Монтажные работы такой крыши довольно просты.
- Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
- У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.
Наслонные стропила
Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.
Распределяем нагрузку стропил
А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.
Вес стропильной системы и кровельного покрытия
Рассчитываем все по таким таблицам:
В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.
Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.
А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.
Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.
Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.
Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.
Снеговая нагрузка
Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.
Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!
Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).
Современные программы для расчета двускатной крыши
Естественно, собственноручно начертить всю стропильную систему, как в официальной проектной документации, довольно сложно, если только у вас не образование архитектора. Но вполне достаточно обладать теми теоритическими знаниями, которые вам дает эта статья и хотя бы сделать наброску, чтобы можно было уже закупать строительный материал. И можно пойти еще одним путем – использовать современные 3D программы. С такими, как «Автокад» и «3D Max» разобраться будет сложно, но вот в «Аркон» все необходимые расчеты и эскизы сделать легко.
Также, если у вас все еще остались вопросы, на нашем сайте вы всегда найдете , которые быстро выполнят все необходимые расчеты.
