Расчет длины стропил

Расчет нагрузок двухскатной крыши
Постоянные нагрузки
Переменные нагрузки на кровлю
Расчет размеров стропильной системы
Сечение стропильной ноги
Длина стропил в двускатной крыше

В статье пойдет речь о том, как рассчитать стропила на двухскатную крышу и вычислить различные нагрузки, приходящиеся на кровлю.

Крыша в здании предназначена для удержания внешних нагрузок и их перераспределения на несущие стены или опорные сооружения. К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса самой конструкции, вес снежного покрова и так далее.

Крыша располагается на стропильной системе. Так называется каркасная конструкция, на которую фиксируется кровля. Она принимает все внешние нагрузки, распределяя их по опорным сооружениям.

Стропильная система включает в себя следующие элементы:

  • Мауэрлат;
  • Подкосы и раскосы;
  • Боковые и коньковые прогоны;
  • Стропильные ноги.

Стропильной фермой называется конструкция, включающая в себя все перечисленные элементы за исключением мауэрлата.

Расчет нагрузок двухскатной крыши

Перед тем, как рассчитать длину стропил двухскатной крыши и прочие параметры, необходимо определить нагрузки, приходящиеся на кровлю дома, вернее, на стропильные ноги.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Их принято разделять на постоянные и переменные.

Постоянные нагрузки

Первым видом называются такие нагрузки, которые действуют на кровлю всегда (в любой сезон, время суток и так далее). К ним относится вес кровельного пирога и различного оборудования, установленного на крыше. Например, вес спутниковой антенны или аэратора. Необходимо вычислить вес всей стропильной конструкции вместе с крепежами и различными элементами. Профессионалы для выполнения этой задачи используют компьютерные программы, а также специальные калькуляторы.

Расчет двухскатной кровли основывается на вычислении нагрузок на стропильные ноги. В первую очередь нужно определить вес кровельного пирога. Задача довольно простая, необходимо просто знать используемые материалы, а также размеры крыши.

В качестве примера вычислим вес кровельного пирога с материалом ондулин. Все значения берутся приблизительно, высокая точность здесь не требуется. Обычно строители выполняют расчеты веса квадратного метра кровли. А потом данный показатель умножается на общую площадь крыши.

Кровельный пирог состоит из ондулина, слоя гидроизоляции (в данном случае — изоляции на полимерно-битумной основе), слоя теплоизоляции (будет вестись расчет веса базальтовой ваты) и обрешетки (толщина досок составляет 25 мм). Вычислим вес каждого элемента по отдельности, а потом сложим все значения.

Расчет кровли двухскатной крыши:

  1. Квадратный метр кровельного материала весит 3.5 кг.
  2. Квадратный метр гидроизоляционного слоя весит 5 кг.
  3. Квадратный метр утеплителя весит 10 кг.
  4. Квадратный метр обрешетки весит 14 кг.

Теперь вычислим общий вес:

3.5 + 5 + 10 + 14 = 32.5

Полученное значение нужно умножить на коэффициент поправки (в данном случае он равен 1.1).

32.5 * 1.1 = 35.75 кг

Получается, что квадратный метр кровельного пирога весит 35.75 кг. Остается умножить данный параметр на площадь крыши, тогда получится рассчитать двухскатную крышу.

Переменные нагрузки на кровлю

Переменными называются такие нагрузки, которые действуют на крышу не постоянно, а сезонно. Ярким примером является снег в зимнее время. Снежные массы оседают на кровле, создавая дополнительное воздействие. Но весной они тают, соответственно, давление снижается.

К переменным нагрузкам относится и ветер. Это тоже погодное явление, которое действует не всегда. И таких примеров очень много. Поэтому важно учитывать переменные нагрузки при расчете длины стропил двускатной крыши. При вычислении нужно брать во внимание множество различных факторов, воздействующих на крышу здания.

Теперь подробнее рассмотрим снеговые нагрузки. При расчете данного параметра нужно использовать специальную карту. Там размечена масса снежного покрова в различных регионах страны.

Для вычисления данного вида нагрузки используется следующая формула:

S = Sg х µ

Где Sg — показатель местности, взятый по карте, а µ — поправочный коэффициент. Он зависит от уклона крыши: чем уклон сильнее, тем меньше коэффициент поправки. И тут есть важный нюанс — для крыш с уклоном от 60o его совсем не учитывают. Ведь с них снег будет просто скатываться, а не скапливаться.

Вся страна разделена на районы не только по массе снега, но и по силе ветров. Имеется специальная карта, на которой можно узнать данный показатель в определенной местности.

При расчете стропил кровли ветровые нагрузки определяются по следующей формуле:

W = Wo * x

Где x — коэффициент поправки. Он зависит от месторасположения строения и его высоты. А Wo — параметр, выбранный по карте.

Расчет размеров стропильной системы

Когда с расчетом всех видов нагрузок покончено, можно переходить вычислению размеров стропильной системы. Выполнение работы будет отличаться в зависимости от того, какая конструкция крыши планируется.

В данном случае рассматривается двухскатная.

Сечение стропильной ноги

Расчет данного показателя основывается на 3 критериях:

  • Нагрузки из предыдущего раздела;
  • Удаленность перил;
  • Длина стропил.

Существует специальная таблица сечений стропильных ног, в которой можно узнать данный показатель, основываясь на вышеописанных критериях.

Длина стропил в двускатной крыше

Теперь разберемся, как рассчитать кровлю двухскатной крыши. Для такой конструкции требуется монтаж более сложной стропильной системы.

При расчетах вручную потребуются базовые знания геометрии, в частности — теоремы Пифагора. Стропило — гипотенуза прямоугольного треугольника. Ее длину получится узнать, если разделить длину катета на косинус противолежащего угла.

Рассмотрим конкретный пример:

Требуется расчет длины стропил двухскатной крыши для дома с шириной 6 м, у которого наклон скатов равен 45o. Пусть L будет длиной стропил. Подставим все данные в формулу.

L = 6 / 2 / cos 45 ≈ 6 / 2 / 0.707 ≈ 4.24 метра.

К полученному значению нужно прибавить длину козырька. Она приблизительно равна 0.5 м.

4.24 + 0.5 = 4.74 метра.

На этом исчисление длины стропил для двухскатной крыши закончено. Это был ручной способ выполнения задачи. Существуют специальные компьютерные программы, предназначенные для автоматизации данного процесса. Проще всего использовать «Аркон». Это полностью бесплатная программа, с которой легко разберется даже плохо разбирающийся в компьютерах человек.

Достаточно просто указать вводные параметры на основании размеров дома. Программа самостоятельно выполнит расчеты и покажет необходимое сечение, а также длину стропил двускатной крыши.

Нагрузки, которые испытывают стропила
Расчет массы кровельного пирога
Снеговые и ветровые нагрузки на примере
Зависимость длины стропильной ноги и сечения
Металлические стропильные системы

Расчет стропильной системы должен осуществляться с предельной точностью, руководствуясь особенностями места строительства, планируемой нагрузкой на систему стропил, размерами и конфигурацией постройки, а также используемыми материалами для перекрытия кровли. В этой статье речь пойдет о том, как вычислить длину стропил крыши.

Нагрузки, которые испытывают стропила

Для скатной крыши должен быть создан прочный каркас, являющийся ее несущей конструкцией. Еще при проектировании должен быть проведен расчет стропильной ноги для того, чтобы определиться с длиной и сечением элементов, на которые будут приходиться главные нагрузки.

Нагрузки, которые действуют постоянно, создаются самим кровельным пирогом, в который входит наружный кровельный материал, обрешетка, тепло-, паро- и гидроизоляционный материал, а также внутренняя обшивка чердака или мансарды. В эти нагрузки входит и вес всевозможных объектов, которые будут расположены на крыше или закреплены с внутренней стороны стропильной системы.

Переменные нагрузки состоят из воздействий, которые порождаются ветром, осадками, а также сейсмической активностью. Сюда же относится и вес человека, который в будущем будет проводить ремонт, плановое обслуживание или очистку крыши.

Расчет массы кровельного пирога

Перед тем как провести расчет длины стропильной ноги, потребуется вычислить массу кровельного пирога. Для этого нужно будет взять простую формулу, по которой нужно плюсовать массы одного квадратного метра всех слоев кровельных материалов, а результат умножить на 1,1 – коэффициент коррекции, который улучшит надежность конструкции на 10 %.

Получается, что обычный расчет массы кровли можно выразить так: (масса 1 м2 обрешетки + масса 1м2 кровельного материала + масса 1 м2 гидроизоляционного покрытия + масса 1 м2 слоя утеплителя) × 1,1 = масса кровельного пирога, в которую входит коэффициент коррекции. Если планируется укладывать один из распространенных кровельных покрытий, то нагрузка на стропильную систему не выйдет за пределы 50 кг/м2.

Создавая проект односкатной или двускатной кровли, достаточно опираться лишь на массу кровельного пирога, равную 50 кг/м2. По такому принципу можно соорудить каркас кровли повышенной прочности, чтобы в будущем можно было изменить тип кровельного материала без повторного расчета системы стропил.

Снеговые и ветровые нагрузки на примере

Длина стропильной ноги должна быть подобрана таким образом, чтобы кровля смогла удерживать большие нагрузки снеговых осадков. Снег будет давить на кровлю тем сильнее, чем меньший угол уклона у нее будет. Если возводится практически плоская односкатная кровля, то сечение стропильных ног должно быть как можно больше, а их шаг – как можно меньше. Кроме этого, если уклон кровли менее 25º, то потребуется систематически проводить ее очистку.

Перед тем как посчитать длину стропил нужно определить снеговую нагрузку, для чего можно воспользоваться формулой S = Sg × µ, где:

  • Sg – значение снегового покрова на 1 м2, которое выбирается из таблиц СНиП, и определяется регионом, в котором возводится дом;
  • µ — корректировочный коэффициент, который зависит от угла наклона кровли: для ската с уклоном до 25° – 1,0; а для ската с уклонами 25-60° – 0,7.

Для тех скатов, угол наклона которых находится на отметке более 60 °, снеговые нагрузки в расчет не берутся.

Ветровые нагрузки можно вычислить по формуле W = Wo × k, где:

  • Wo – справочная величина вашего региона (можно найти в справочных таблицах);
  • k – корректировочный коэффициент, который определяется высотой постройки и типом местности – открытого типа (поле, степь или побережье), или закрытого (лес, застройка).

Зависимость длины стропильной ноги и сечения

К примеру расчет стропильной ноги будет сделать легче, если представить, что почти вся крыша состоит из треугольников. Имея длину стен строения, уклон ската или высоту конька, и воспользовавшись теоремой Пифагора, можно определить длину стропильной ноги от стены до конька. К полученному результату нужно будет прибавить величину свеса карниза. Иногда карнизный свес создают путем монтажа кобылок – досок для увеличения длины стропил.

Как рассчитать стропила на крышу

Длина кобылок также приплюсуется к длине стропил при просчете площади кровли – это необходимо для получения точного объема материала, необходимого для установки кровельного пирога.

Для того чтобы понять, какого сечения нужна доска или брус, нужно взять специальную таблицу стандартов, в которой будут указаны зависимости таких параметров как толщина, длина и шаг стропильной ноги.

Как правило, сечение стропил колеблется от 40×150 мм до 100×250 мм. Перед тем как определить длину стропил нужно учесть, что она зависит от уклона ската и длины пролета между противоположными стенами. Чем больше уклон ската, тем длиннее должны быть стропила, а значит и их сечение тоже должно быть достаточным для придания конструкции необходимой прочности. При таком подходе нагрузка от снежных осадков снизится, а шаг между стропилами также можно будет увеличить. Нужно помнить еще и о том, что чем меньше шаг будет между стропилами, тем большую нагрузку будет испытывать стропильная нога.

Каждый мастер, которого вы попросите привести пример расчета стропил, вам скажет, что для того чтобы каркас кровли получился максимально прочным, нужно учитывать характеристики деревянных элементов и толщину металлических узлов.

Несущая часть кровли должна быть достаточно жесткой для того, чтобы она не прогибалась вследствие нагрузок. Прогибы могут появляться, если во время проектирования были подобраны неправильные сечения элементов кровли и шаг монтажа стропил. Если оказалось, что прогиб появился после установки кровли, можно установить дополнительные подкосы для того, чтобы конструкция получилась более жесткой. При длине стропильной ноги более 4,5 м, без монтажа подкосов прогиб может появиться при использовании стропильных ног любого сечения. Это нужно учитывать в любом случае, определяя, как вычислить длину стропила.

В общем, определяясь с толщиной бруса, отталкиваются от общей нагрузки на кровлю. Чем он будет толще, тем крыша получится прочнее, и не нужно будет волноваться о том, что может возникнуть прогиб. Однако это ведет к увеличению общей массы стропильной системы, следовательно, нагрузки на всю конструкцию и фундамент будут выше.

При сооружении жилых домов шаг между стропилами составляет от 60 до 100 см и определяется:

  • расчетной нагрузкой;
  • сечением стропил;
  • типом используемого кровельного покрытия;
  • уклоном скатов;
  • шириной слоя теплоизоляции.

Количество устанавливаемых стропильных ног зависит, в первую очередь, от шага их монтажа. Сначала определяют нужный шаг, после чего длину стены делят на полученное значение, плюсуют к результату единицу и округляют. Результатом деления длины стены на полученное число будет искомый нами шаг между стропилами. Учитывая необходимое количество стропил на одном скате нужно брать во внимание и расстояние между осями стропильных ног.

Металлические стропильные системы

При возведении частного дома к применению стропильной системы из металла прибегает крайне редко, потому что металлический каркас нужно устанавливать с использованием сварки, а это несколько усложняет процесс. Естественно, что изготовление конструкции можно осуществит и на производственных мощностях, но в данном случае без привлечения спецтехники не обойтись. Проект металлической кровли должен быть создан с максимальной точностью с соблюдением точных размеров всех элементов, так как в процессе возведения подогнать их до нужных размеров уже не представится возможности.

У металлических систем стропил много своих плюсов. Во время эксплуатации не возникает прогиб стропил даже на больших пролетах и без монтажа дополнительных узлов для улучшения прочности и надежности. Стальные стропила могут укладываться на пролеты, превышающие 10 м, при этом под расчетными нагрузками прогиб не возникнет.

Рассчитывая стропильную систему из стальных профилей, учитывайте массу самого материала, нагрузку на все строение и фундамент. Высокая прочность стропил из такого материала, позволяющая не прогибаться конструкции, дает возможность уменьшить количество узлов в сравнении с элементами из дерева.

Кроме того, проводить расчет стального каркаса для кровли нужно, исходя из данных по прочности элементов конструкции, определяющейся их формой и толщиной. Учитывайте также длину пролетов и уклон скатов. Мауэрлат из стали для системы стропил должен быть тщательно закреплен на верхушке стены.

Вышеизложенный материал позволит вам подробно разобраться в том, как рассчитать стропильную ногу, так что вы без проблем сможете выполнить все строительные работы на данном этапе, и у вас появится свой пример расчета стропильной системы. 

Рассчитываем длину стропил и свесов двускатной крыши

Расчёт двускатной крыши

Шаг стропил — как правильно выполнять подбор сечения стропильных ног?

Стропильная система любой крыши создается для принятия на себя определенных нагрузок. Они могут быть как от собственного веса кровельных материалов, так и от атмосферных осадков в виде дождей, снега, ветра и т.д. Совокупность всех этих нагрузок вызывает приличное давление на кровельный каркас, поэтому очень важно правильно организовать шаг стропил. Какие условия его монтажа и от чего все зависит? Давайте узнаем.

Детали расчетов стропильных каркасов

Как уже было сказано, стропильная система предназначена для сбора некоторой нагрузки и передачи ее на стены здания или сооружения.  Но вы знали, что есть несколько видов раскладки стропил? Их расположение напрямую зависит от используемого кровельного материала.

Зачастую все работы по устройству стропильных ног затмевает общая картина монтажа кровли. Но именно от их качества зависят такие параметры крыши как прочность и устойчивость. Не стоит думать, что если тип кровли может быть разным, то и качество конструкции стропильной системы может меняться.

Данный параметр остается неизменным при любых условиях, будь то черепица, профнастил, шифер или рулонные кровельные материалы. Главное, чтобы механическая прочность конструкции была соблюдена, а остальное не так уж и важно.

Все выполняемые расчеты, которые помогут определить необходимый шаг стропильных ног при устройстве кровли должны включать в себя следующие параметры:

  • Тип кровельного покрытия
  • Конструктивная сложность кровли
  • Экономическую выгоду и целесообразность

Все детали стропильной системы должны быть предусмотрены еще на стадии проектирования. В них входят следующие пункты:

  1. Подбор сечения стропильных ног
  2. Подсчет необходимого шага стропил и пролетов
  3. При устройстве стропильных ферм и любых других конструкции, важно узнать систему укладки
  4. Анализ прочностных качеств всех несущих элементов конструкции
  5. Расчет дополнительных элементов

ВАЖНО: Для ведения расчетов существуют стандартные шаблоны, но при заказных деталях они не подходят, поэтому очень важно учесть созданные условия.

Подбор сечений

На сегодняшний день все больше частных застройщиков начали совмещать деревянные элементы с металлическими. Это конечно придает дополнительную жесткость, но и создает некоторые нюансы, которые стоит предусмотреть. Например, включение металла в качестве элемента стропильной системы может повлечь за собой образование конденсата на его поверхности.

Образовавшаяся влага будет скапливаться и непременно попадет на дерево, что зачастую приводит ее в негодность раньше своего срока. Такие расчеты вести довольно сложно, поэтому в качестве примера мы представим, что все конструктивные детали выполнены из дерева.

Давайте разберемся с сечением брусков стропильных ног.

  • Если длина стропила составляет четыре метра, а угол наклона крыши будет 30 градусов, тогда сечение бруса должно составлять 50х140мм
  • Если длина 4,3м, а уклон 35 градусов, то сечение – 50х150мм
  • Когда длина 4,6м, а уклон 40, то сечение – 50х160мм
  • При длине ноги 4,95м, а наклоне в 45 градусов, сечение – 50х170мм
  • Длина 3,9м, уклон 25, сечение – 50х140мм

Все эти сечения являются стандартными значениями, если шаг стропил составляет 1,6м. Но если расстояние больше, следовательно, и значение сечения также должны быть увеличены. Это условие действует точно также и при меньшем шаге, только наоборот.

От чего зависит шаг стропил?

Верхний пояс, т.е. стропильные ноги и нижний пояс – затяжки, создают своеобразный треугольник, который является основой практически любой стропильной системы. Верхние части стропил всегда скрепляются с прогоном расположенным на коньке крыши, а нижняя часть закрепляется непосредственно на стенах здания или сооружения снаружи.

Надежность всей системы заключается именно в шаге стропил. Это расстояние напрямую зависит от следующих показателей:

  • Тип кровли.

    Как рассчитать стропила для крыши: определение длины, сечения и нагрузки на стропила

    Например, двухскатная, вальмовая и т.д.

  • Угол наклона
  • Величина сечения брусков или балок
  • Конструктивных особенностей системы стропил. Они бывают наклонными и висячими
  • Масса материала кровельного покрытия
  • Сечение обрешетки и ее тип

При учете всех этих показателей, вы получите надежную и прочную стропильную систему, которая будет служить отличной опорой для крыши в целом.

Именно расчетная и нормативная нагрузка помогает в определение величины расстояния между стропильными ногами. Нормативная величина, как правило, находится в документах под названием СНиП, а вот расчетная, как это уже понятно, выводится посредством расчетов для вашей конструкции.

Шаблонным значением принято принимать шаг стропил двускатной крыши, где сечение бруса берется 50х150мм, а его шаг варьируется от 0,8 до 1,8м. Стоит напомнить, что при увеличении наклона меняется и шаг, поэтому будьте внимательны.

Давайте в качестве усвоения рассмотрим несколько примеров.

При 20-ти градусном уклоне шаг будет составлять 0,8м, но если наклон равен 75, тогда шаг будет ровняться 130см.

ВАЖНО: Шаг стропил под профнастил не будет таким же, если кровельный материал будет другим, т.е. если применять металлочерепицу, то шаг стропил под нее будет совершенно отличаться.

Итак, в качестве итога давайте подчеркнем самые важные моменты.

  • Целью расчета шага стропил является определение необходимого расстояния, благодаря которому создадутся надежные прочностные условия всей конструкции. Так же, важным параметром является значение, т.е. предельно допустимое число, которое может возникнуть в результате совокупного давления на стропильную систему.
  • Шаг стропильных ног напрямую связан не только с расчетами, но и с углом наклона вашей кровли
  • Нельзя применять одни и те же значения, если кровельный материал изменился
  • Включение даже малейших нагрузок в расчет может существенно помочь в определение верной величины
  • Все значения по нормативным нагрузкам содержатся в официальном документе под названием СНиП

Построив правильный каркас крыши, вы избежите массу неприятностей, которые могут возникнуть в результате разрушения конструкции. Поэтому отнеситесь к данному занятию со всей серьезностью.

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *