Угол наклона стропильной системы калькулятор. Расчет стропил. Монтаж обрешетки крыши

Система стропил двускатной кровли - это конструкция довольно простая и доступна для обустройства своими руками даже домашним строителям. Необходимо только предварительно сделать расчет стропильной системы двускатной крыши, познакомиться с этапами и способами ее возведения, подсчитать требуемые материалы для монтажа. Во время расчетов необходимо учитывать, что у двускатной кровли несущая способность будет зависеть от воздействия на нее нагрузок от веса материалов, снега, ветра.

Чтобы процесс установка стропил двухскатной крыши своими руками дался вам максимально просто, ниже описана пошаговая и подробная инструкция по монтажу.

Основные требования к материалам

Для установки стропильной системы наилучшим вариантом является выбор пиломатериалов из хвойной древесины - лиственницы, ели или сосны, I — III сорта.

Делается из бруса или досок II сорта, для стропил материал используется не ниже II сорта, обрешетка изготавливается из пиломатериала II-III сорта, для прогонов и стоек используется материал II сорта, это будет зависеть от особенностей кровли. На подкладки и накладки можно использовать материал III сорта. Затяжки и ригели делаются из материала I сорта.

Пиломатериал хранить необходимо под навесом , обеспечивая защиту от влаги и солнца. Для складирования площадку необходимо выровнять, для вентиляции переложить пиломатериал подкладками.

Для конструкции стропильной системы двускатной крыши будут необходимы крепежные элементы: пластины, стяжки, болты с гайками и шайбами, шпильки, монтажная лента, саморезы с прокладками ЕРДМ с толщиной 2,9 мм, оцинкованные кронштейны.

Кронштейны используются для крепежа мауэрлата , их крепят саморезами или гвоздями. КР уголки препятствуют смещению стропил и необходимы для крепежа к мауэрлату стропил. Весь материал для крепежа обязан иметь защиту от коррозии и быть изготовлен из качественного материала.

Инструменты

Для установки системы стропил двускатной кровли будет необходим такой набор инструментов:

В целях безопасности весь инструмент на крыше необходимо содержать в специальной сумке.

Разновидности для двускатной крыши стропильных систем

Насланная стропильная система

Опирается на стойки и мауэрлат, которые установлены на внутреннюю стену, с равным шагом стропилам. Дополнительно для придания жесткости устанавливают подкосы при пролетах более 6 м .

Висячие стропила

Если дом небольшой ширины, то можно сделать установку систем стропил, когда они без промежуточных опор опираются на стены или мауэрлат. Максимальная ширина - 10 метров. В некоторых случаях эти крыши можно ставить без мауэрлата. Стропильная система ставится на стену с применением прокладок, в этом варианте на стропила действует изгибающий момент.

Для того чтобы разгрузить, устанавливают металлические или деревянные накладки . Они прочно фиксируют угол. Для висячей стропильной системы большего пролета устанавливают подкосы и бабку. Стропило для висячих систем ставят большего сечения, и выбирают пиломатериал не ниже III сорта.

Расчет системы стропил

Приблизительный расчет нагрузки от ветра и снега производится по табличным значениям СНиП с учетом температурной зоны и высоты здания. Нагрузка от снега равняется его весу, помноженного на коэффициент, который зависит от уклона ската. Все данные расчеты производят при проектировании.

А если делается монтаж стропильной системы двускатной крыши для небольшого здания, и нет проекта? Необходимо посмотреть на строительство такого же здания по соседству, сделанного по проекту, по площади крыши одинаковой с вашим сооружением. Система стропил двускатной крыши будет являться образцом.

Также можно использовать онлайн-калькулятор для двускатной крыши, он сможет помочь вам рассчитать предельную нагрузку на кровлю, необходимое количество обрешетки, углы наклона стропил, а также материалы, которые потребуются для строительства кровли этого типа при заданных размерах. На калькуляторе вы сможете рассчитать кровлю из таких часто используемых материалов, как ондулин, шифер, металлочерепица, битумная, цементно-песчаная и керамическая черепица, и иных кровельных материалов.

Размеры бруса для стропила

Конек укладывается на верхней точке, он необходим для соединения стропил. Высота конька будет зависеть от наклона крыши. Выбор материала покрытия влияет на наклон. Минимальный уклон следующий:

Оптимальный угол 30-40 градусов наклона создает быстрый сброс снега и воды. В районах с сильными ветрами, крышу делают пологой, и в этом случае угол уклона находится в диапазоне 25-40 градусов.

Кровля не заканчивается на уровне стен, ее нужно продлить наружу на 50 см. В этом случае вода не заливается фундамент и не попадает на стену.

Пошаговая установка конструкции системы стропил двускатной кровли

Система стропил двускатной кровли состоит из таких элементов:

Монтаж мауэрлата

Мауэрлат равномерно распределяет нагрузку на стены дома, его монтаж выполняется несколькими способами:

• распространенный и простой вариант для обычных кровель, крепление катанкой;
• шпильки устанавливают в кладку;
• к стене крепиться через железобетонный армированный пояс со шпильками.

Для чего используют брус сечением 10×10 см,15×15 см или 20×20 см. Какое подбирать сечение, будет зависеть от покрытия кровли и ее размеров. Мауэрлат по длине стыкуют, для чего нужно сделать запил длиной 50 см, по 10 см, уложить бруски и зафиксировать шпильками.

Мауэрлат в углах связывают в полбруса врубками, фиксируют болтами или скобами. Мауэрлат у деревянных сооружений – это последний венец. На стенах из кирпича нужно сделать армированный монолитный железобетонный пояс, размером 40×30 см. По поясу для крепления установить штыри с резьбой в диаметре 12 мм, через каждые 1,2 см.

В мауэрлате для двускатной кровли необходимо просверлить отверстия размером 12 мм , уложить его так, чтобы штыри попали в отверстия. Затянуть сверху гайками. Под брусок предварительно укладываем несколько слоев толя или рубероида. С внешней стороны стены нужно заложить мауэрлат кирпичом. Укладку мауэрлата делают на основание ровное, по вертикали и горизонтали. Необходимо проверить диагонали и уровнем определить горизонтальность поверхности. Если необходимо, то выровнять подкладками.

Инструкция монтажа стоек, лежней, затяжек, подкосов и стропил двускатной крыши

Монтаж системы стропил двускатной кровли своими руками производится в таком порядке:

Стропильные ноги друг с другом соединяются на коньке . Опишем наиболее распространенные узлы соединения системы стропил:

• Выполняют пропилы возле одной ноги и запил около другой. Устанавливают одну ногу в пропил другой и фиксируют болтом.
• Накладки устанавливают металлические или деревянные.
• В прогон с помощью врубок крепят болтами или гвоздями.

Монтаж обрешетки своими руками

Обрешетка обустраивается по стропилам кровли. Она требуется для распределения на стропила нагрузки от снега и кровельного материала, а также служит в качестве воздушного зазора между стропильной системой и кровлей.

Конструкция обрешетки будет зависеть от используемого кровельного материала:

В качестве пиломатериала для изготовления обрешетки обычно выбирают сосну первого сорта. Ширину рекомендуется брать не более 15 см. При большей ширине доски могут деформироваться и повредить настил кровли. Длина гвоздей должна в 3 раза быть больше толщины обрешетки. Доски укладывают вдоль конька.

Сплошную обрешетку делают по скату крыши . Первым слоем укладывают доску вдоль конька, от нее с шагом 50-100 см следующую и затем все повторяют. Следующим слоем нужно стелить обрешетку по направлению вдоль стропил. Соединения между досками делаются в разбежку и только на стропилах. Гвоздь в древесину утапливается с головкой полностью.

Карнизные свесы

Карнизные свесы нужно сделать для защиты от атмосферных осадков, эти элементы выполняют эстетическую роль. Их нужно установить плотно без щелей. Это завершающий этап по обустройству двускатной кровли.

Фронтон

Двускатная крыша имеет два фронтона , которые выглядят в форме треугольника, с вершиной возле конька, при этом со скатами кровли боковые стороны должны совпадать. Фронтоны ограждают чердачное помещение и поддерживают стропила, придают устойчивость кровли и защищают от осадков и ветра.

В деревянных конструкциях фронтон делается каркасным. В кирпичных конструкциях, из кирпича или каркасными. Фронтоны из газоблока или кирпича, делаются раньше устройства крыши и при этом требуют довольно точного исполнения. Каркасные фронтоны устанавливаются в подготовленный проем, когда уже собрана стропильная система.

Каркас изготавливают из досок или брусков . Все части каркаса соединяют в пол дерева или на шипах, все закрепляется гвоздями. Обшивают, прибивая сайдинг, вагонку или доски, соблюдая в отделке фасада дома колористку. Для обустройства проема окна, под него нужно сделать по размерам дополнительный каркас. Когда чердак утепленный, то фронтон также необходимо утеплить. Утеплитель нужно заложить в середину каркаса. Утеплитель используется минераловатный с низкой горючестью. С внешней стороны обивают каркас ветрозащитной мембраной или гидро-ветрозащитной пленкой, под отделочный материал с внутренней стороны прибивают паронепроницаемую мембрану или паронепроницаемую пленку.

Подводя итог

Как видно, невзирая на кажущуюся простоту и легкость, план стропил двускатной крыши содержит в себе множество различных подводных камней. Однако, опираясь на приведенные выше рекомендации и способы монтажа, вы без проблем сможете соорудить своими руками надежную конструкцию.

-> Расчёт стропильной системы

Основным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.

Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.

На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .

Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.

Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.

I. Нагрузки, действующие на крышу.

1. Снеговые нагрузки.

2. Ветровые нагрузки.

На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:

3. Вес кровли.

4. Вес чернового настила и обрешётки.

5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).

6. Вес самой стропильной системы.

Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.

1. Снеговые нагрузки.

Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:

Где,
S - искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².

µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.

Примерно определить угол уклона крыши α можно по результату деления высоты Н на половину пролёта - L .
Результаты сведены в таблицу:

Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;

если α больше или равно 60°, µ = 0 ;

если 30° вычисляем по формуле:

µ = 0,033·(60-α);

Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»

Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).

Например,

Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².

Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg - нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²

Определяем угол уклона крыши α .
Для этого высоту крыши (H) разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.

Так как 30° , расчёт µ произведём по формуле µ = 0,033·(60-α) .
Подставляя значение α=36° , находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79

Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;

максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².

2. Ветровые нагрузки.

Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.

Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.

Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:

Где,
Wo - нормативное значение ветрового давления.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C - аэродинамический коэффициент.

K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.

C - аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8 (крыша поднимается) до плюс 0,8 (ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C принимаем равным 0,8.

При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.

Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!

Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²

Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0

Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8

нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².

Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²

3. Вес кровли.

Различные виды кровли имеют следующий вес:

1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;

4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.

Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;

При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.

А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.

В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.

Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.

Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м² ) и самого лёгкого (Металлочерепица 5 кг/м² ) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

Цементно-песчаная черепица:

Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²

Итого - 303 кг/м²

Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²

Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.

Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!

Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!

II. Расчёт стропильной системы.

Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.

1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.

Где
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
A - расстояние между стропилами (шаг стропил) - м ,
Q - суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м² .

2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.

3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.

При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.

Таблица 4. Номинальные размеры толщины и ширины, мм

Толщина доски - ширина сечения (В)	Ширина доски - высота сечения (Н)
16	75	100	125	150
19	75	100	125	150	175
22	75	100	125	150	175	200	225
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100		100	125	150	175	200	225	250	275
125			125	150	175	200	225	250
150				150	175	200	225	250
175					175	200	225	250
200						200	225	250
250								250

А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.

Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:

H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α

H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.

H - высота сечения см ,


B - ширина сечения см ,
Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt - квадратный корень

Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.

Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.

Это условие выполняется при верности следующего неравенства:

3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1

Где,
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м ,
B - ширина сечения см ,
H - высота сечения см ,

Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .

Условие:
Угол уклона крыши α = 36° ;
Шаг стропил A= 0,8 м ;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м ;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см² );
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м² ).

Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;

2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.

Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг) , так как уклон крыши α > 30° :
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;

Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.

3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.

Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.

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.

Прочность кровли здания зависит от того, насколько правильно выполнен расчет стропил. В данной конструкции значение имеют все параметры: длина, угол наклона крыши, сечение балок.

Факторы, которые необходимо учитывать при расчете

Расчет сечения стропил и их длины выполняется в несколько этапов. На первом этапе производится расчет снеговой и ветровой нагрузки для выбранной конфигурации крыши с учетом поправочных коэффициентов для высоты строения и угла наклона ската.

Затем прибавляется нагрузка от веса кровельного материала, утеплителя и обрешетки. К полученной суммарной нагрузке прибавляется 10 % для запаса по прочности. Итоговое значение используется для расчета стропил.

Выполнить грамотный расчет довольно трудно, если не учитывать силу и частоту оказываемых на них нагрузок.

Факторы, оказывающие влияние на крышу, делятся на три группы:

• постоянные нагрузки;
• переменные нагрузки;
• особые нагрузки.

Постоянные нагрузки действуют на элементы конструкции, не переставая, независимо от времен года.

К ним относятся масса крыши, гидроизоляция, обрешетка, пароизоляция, теплоизоляция и все отдельные части кровли, имеющие неизменяемый вес и оказывающие давление на стропильную систему.

Масса односкатной или двухскатной крыши увеличивается, когда на ней устанавливаются массивные устройства и аппараты – антенны, вентиляция, снегозадержатели и прочее.

Сильное влияние на прочность стропил односкатной и двускатной кровли оказывает вес снегового слоя, дующий ветер и поднимающиеся на крышу рабочие.

Такие нагрузки называются переменными, так как она имеет периодичный характер – сильное давление сменяется его отсутствием.

К особому типу относятся нагрузки, возникающие в регионах, где часто бывают ураганы или землетрясения.

При таком типе нагрузок во время конструирования и постройки зданий учитывают дополнительный запас прочности.

Расчет для стропил крыши – довольно непростая задача, неспециалист с ней может не справиться.

Расчет нагрузки на стропила

Ветровая нагрузка рассчитывается упрощенно следующим образом: региональный показатель ветровой нагрузки умножаем на поправочный коэффициент. Региональный показатель берется из СНиП по карте ветровых нагрузок.

Поправочный коэффициент для строений по высоте:

• ниже пяти метров берется в диапазоне 0,5 – 0,75;
• от пяти до десяти метров – 0,65 – 1,0;
• от десяти до двадцати метров – 0,85 – 1,25.

Меньшее значение коэффициента применяется для застроенных или лесистых территорий, где сила ветра усмиряется препятствиями, большее значение берется для открытой местности.

В том случае, если строение расположено на открытой хотя бы с одной стороны территории, тоже применяется большее значение диапазона.

Снеговая нагрузка вычисляется сходным образом – показатель снеговой нагрузки умножаем на поправочный коэффициент.

Коэффициент зависит от угла наклона крыши:

• пологий скат с наклоном до 25 градусов имеет коэффициент, равный 1,0;
• у ската с углом наклона от 25 до 60 градусов коэффициент составляет 0,7;
• если угол наклона ската превышает 60 градусов, то снеговая нагрузка не учитывается.

Показатель снеговой нагрузки указан на соответствующей карте СНиП аналогично карте ветровых нагрузок.

Если строение расположено близко к границе двух регионов, то используется значение для региона с наибольшим показателем.

Полученные значения ветровой и снеговой нагрузки суммируются. Итоговое значение, полученное на данном этапе расчетов, называется показателем переменных нагрузок.

Расчет постоянных нагрузок, действующих на стропильную систему, зависит от выбранного типа кровли.

Постоянные нагрузки рассчитываются для кровельного «пирога» путем сложения веса его компонентов — обрешетки, утеплителя, гидроизоляции, кровельного материала.

Вес наиболее распространенных кровельных материалов:

• цементно-песчаная черепица: 20 - 30 кг на метр квадратный;
• шифер: 10 - 14 кг на метр квадратный;
• битумная черепица: 6 - 8 кг на метр квадратный;
• металлочерепица: 3,5 - 4,5 кг на метр квадратный;
• ондулин: 3 кг на метр квадратный.

Из приведенных данных следует, что статическая нагрузка может варьироваться в зависимости от выбранного типа используемого кровельного материала.

Сложив значения статической и переменной нагрузок и прибавив 10 % для запаса по прочности, получаем итоговое значение, которое будет использоваться для дальнейшего расчета стропил.

Расчет размера и шага стропил для односкатных и двухскатных крыш

Для точного расчета стропильной системы существуют специализированные программы и онлайн-калькуляторы.

Однако для простой односкатной и двухскатной крыши необходимые параметры можно вычислить самостоятельно без их помощи.

Следует учесть, что стропило должно выступать наружу за край стены не менее чем на 60 см. Стандартная длина стропила составляет 6 м. При необходимости, проводя расчет длины, ее можно нарастить.

Расчет шага для стропил должен учитывать расстояние между ними в диапазоне 60 - 100 см. Чем больше нагрузка, тем чаще необходимо устанавливать стропила.

Общее количество стропил на скат крыши равно длине ската, деленной на величину шага стропил, плюс одно стропило. Соответственно, для двухскатной крыши это число надо удвоить.

Чем рассчитанный шаг стропил реже, тем шире стропильный брус. Для несущих конструкций двускатной или односкатной крыши этот размер должен составлять не менее 15 см для крупных строений, а для дачных построек (сараев, беседок и бань) – 10 см.

Затем устанавливается количество стропил на один скат. Для этого его длину следует разделить на шаг установки. Если дом двускатный, то полученное значение следует удвоить.

Выбор подходящего сечения стропила зависит от шага стропил и их длины:

Длина стропила, см	Шаг стропила, см	Сечение стропила, см
До 600	140	10х20
	100	8х20
До 400	180	9х18
	140	8х18
	100	8х16
До 300	180	9х10
	120	8х10

Для уменьшения деформаций стропил и балок в процессе эксплуатации лучше всего для стропильной системы использовать сухой пиломатериал.

При выборе балок для стропил необходимо обратить внимание на отсутствие трещин и сучков.

В самом распространенном случае для двухскатной крыши одноэтажного строения, крытого шифером, целесообразно использование деревянного стропила сечением 5х15 см.

Разновидности стропильных конструкций

Перед началом кровельных работ нужно подобрать оптимальный вариант стропильной конструкции. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Классификация стропильных систем:

• висячие;
• наслонные;
• гибридные.

Если кровля стандартной ширины 6 м (соответственно, такая длина ноги стропила), то подойдут висячие системы. За счет фиксации концов к коньку крыши и несущей стене производится крепление.

Кроме того, устанавливают затяжку, препятствующую деформации давления и напряжения стропильной конструкции. Помимо этого, они берут на себя роль несущих балок.

Наклонные системы подходят для крыш любой ширины. Фиксация лежня по отношению к мауэрлату обеспечивает устойчивость и надежность всей конструкции.

В результате давление сглаживается стойкой, а напряжение снижается. Плюсы наслонной стропильной системы в достаточно простом монтаже, но работа потребует больших затрат, так как для обустройства лежней потребуются дополнительные пиломатериалы.

Гибридные конструкции наиболее подходят для многоскатных кровель, в которых переходы сопровождаются повторяющимися многочисленными балками, усилениями, лежнями, стойками, скосами и другими элементами, обеспечивающими устойчивость системы.

Возведение гибридной конструкции дорого и достаточно сложно, поэтому заниматься разработкой проекта и постройкой должны заниматься квалифицированные специалисты.

Кажущийся простым на первый взгляд вопрос о расчете стропил (их сечение, длина, шаг и остальные параметры) на самом деле требует основательного и ответственного подхода.

Недостаточно только прикинуть расстояние от верхней части внешней стены строения, чтобы купить подходящее количество кровельных пиломатериалов, потому что при таком расчете придется постоянно корректировать работу.

Чтобы избежать проблем во время строительства, необходимо принять во внимание множество важных параметров: от толщины и длины брусов до площади будущей кровли.

Кроме того, большое значение имеет рельеф местности и климат региона, в котором ведется строительство.

Крыша дома является несущей конструкцией, которая на себя принимает всю внешнюю нагрузку (вес кровельного пирога, свой собственный вес, вес снежного покрова и пр.) и передает ее на все несущие стены дома или на внутренние опоры.

Помимо своих эстетических и несущих функций, кровля является конструкцией ограждающей, отделяя от внешней среды помещение чердака.

Основой крыши любого дома является стропильная система.

Это каркас, к которому прикреплена кровля.

Все нагрузки воспринимает именно этот скелет.

Состоит стропильная система из:

• стропильных ног;
• мауэрлата;
• прогонов боковых и прогона конькового;
• подкосов, диагональных связей, раскосов.

Когда все эти элементы (кроме мауэрлата) связывают между собой, то получается стропильная ферма.

Основой такой фермы является треугольник, который является самой жесткой из геометрических фигур.

Основным элементом каркаса крыши являются стропила.

Расчет стропил

Перед тем, как непосредственно начать расчет стропил, следует выяснить, какие нагрузки будут оказывать влияние на кровлю дома.

То есть на стропильные ноги.

Нагрузки, действующие на каркас кровли, принято разделять на постоянные и переменные.

Постоянные - это те нагрузки, которые действуют постоянно, независимо от времени суток, времени года и пр.

Это вес всего кровельного пирога, вес дополнительного оборудования, которое может быть установлено на кровле (ограждение, снегозадержатели, аэраторы, антенны и пр.).

Переменные нагрузки появляются в определенное время года.

Например, снег.

Когда снег ложится на кровлю — это очень приличный вес.

В любом случае ее следует учитывать.

То же самое с ветром.

Он не всегда есть, но когда дует сильный ветер, на каркас крыши действует довольно большое ветровое усилие.

И человеку неискушенному это вряд ли удастся.

Хотя попробовать стоит.

Просто при расчете нужно не забыть большое количество разных факторов, влияющих на кровлю.

Хотя бы вес самой стропильной системы со всеми элементами и крепежом.

Поэтому профессионалы пользуются для расчета стропил специальными компьютерными программами и калькуляторами.

Как узнать нагрузку на стропильные ноги?

Сбор нагрузок следует начинать с определения веса кровельного пирога.

Если вы знаете, какие материалы будут использованы и площадь скатов, то посчитать все несложно.

Принято высчитывать, сколько весит 1 квадратный метр кровли.

И затем умножать на количество квадратов.

Давайте для примера рассчитаем вес кровельного пирога.

Кровельным материалом является ондулин:

1. Ондулин. Квадратный метр ондулина имеет вес 3 кг.
2. Гидроизоляция. Если используется полимерно - битумная изоляция, то она весит 5 кг/метр квадратный.
3. Утеплитель. Вес одного квадрата базальтовой ваты составляет 10 кг.
4. Обрешетка. Доски 2.5 см толщиной. Вес квадратного метра 15 кг.

Все веса суммируем: 3+5+10+15= 33 кг.

Затем следует полученное в результате вычислений значение умножить на коэффициент 1,1.

Это поправочный коэффициент.

Получается 34,1 кг.

Столько весит 1 кв. метр нашего кровельного пирога.

И если общая площадь нашей крыши равняется 100 квадратов, то весить она будет 341 кг.

Расчет снеговой нагрузки

Существует карта снеговых нагрузок.

На ней указана масса снежного покрова в каждом регионе.

Снеговую нагрузку рассчитываем по такой формуле: S = Sg х µ.

Sg - это масса снежного покрова.

µ — поправочный коэффициент.

И зависит этот коэффициент от того, какой у вашей кровли угол наклона скатов.

Чем этот угол больше, тем меньше значение этого коэффициента.

При углах наклона больше 60 градусов его вовсе не используют.

Так как снег на кровле не собирается.

Рассчитываем нагрузку от ветра

Как вся страна разбита на районы по массе снега, так же она разбита и по силе ветров.

И также существует специальная карта, на которой в каждом районе указывается сила ветра.

Для расчета нагрузок от ветра используют формулу:

Wo - показатель, взятый по карте.

k - это коэффициент поправки, зависящий от типа местности, где располагается здание, и его высоты.

Рассчитываем сечение стропильной ноги

Сечение стропил зависит от трех факторов:

• от длины стропила;
• от расстояния между перилами;
• от нагрузок, действующих на крышу.

Зная эти параметры, несложно по таблице определить .

Как рассчитать длину стропильных ног односкатной крыши

Из всех типов крыш односкатная является самой простой.

Сложные элементы в ней отсутствуют вовсе.

И установка ее производится на несущие стены, которые имеют разную высоту.

Такую кровлю устраивают на гаражах, банях, подсобных помещениях.

Чтобы вычислить, какова будет длина стропил односкатной крыши, следует определиться с углом наклона.

А зависит угол наклона ската, в первую очередь, от типа того кровельного материала, который вы хотите использовать.

В том случае, когда это профнастил, то оптимальный угол наклона составляет 20 градусов.

Но меньше 8 градусов угол делать запрещено!

Иначе в холодное время года под весом снежного покрова кровля не выдержит и попросту провалится.

Если вы будете укладывать металлочерепицу, то минимальный угол наклона увеличивается до 25 градусов.

При использовании шифера - 35 градусов.

Если кровля фальцевая, то угол наклона может быть разным: 18 — 35 градусов.

После того, как разобрались с углом наклона ската, необходимо поднять заднюю стену на такую высоту, чтобы получился желаемый угол.

Самое сложное в таких расчетах - это найти синус и тангенс.

Но для этого пользуются такой табличкой:

Угол наклона крыши, градусы	Тангенс tgA	Синус sinA
5	0,09	0,09
10	0,18	0,17
15	0,27	0,26
20	0,36	0,34
25	0,47	0,42
30	0,58	0,5
35	0,7	0,57
40	0,84	0,64
45	1,0	0,71
50	1,19	0,77
55	1,43	0,82
60	1,73	0,87

Для примера давайте найдем длину стропила и высоту поднятия стены фасада для дома длиной 5 метров.

Угол наклона составляет 25 градусов.

Для определения высоты поднятия передней стены Lbc х tg 25 = 5 х 0,47 = 2,35 метра.

Соответственно длина стропильной ноги Lc = 2,35 х 0,42 = 5,6 метра.

И не забудьте к полученной длине прибавить длину переднего и заднего свесов, которые необходимы для того, чтобы обеспечить стены здания защитой от косого дождя.

В среднем длина одного свеса составляет 0,5 метра.

Если требуется, эта длина может быть больше.

А вот меньше 0,5 метра нельзя.

Значит, к длине стропила следует прибавить 1 метр: Lc = 5,6 + 1 =6,6 метра.

Расчет для двускатной крыши

Стропильная система двускатной крыши намного сложнее стропильной системы крыши односкатной.

Там и элементов больше, и принцип ее работы несколько другой.

Для расчета длины стропильной ноги воспользуемся теоремой Пифагора.

Если посмотреть на изображенный на рисунке прямоугольный треугольник, то можно увидеть, что гипотенуза b - это и есть наше стропило.

А длина его равняется длине катета, поделенной на косинус конкретного угла наклона скатов.

Например, если ширина дома равняется 8 метров, а угол наклона скатов составляет 35 градусов, то стропильная нога будет иметь длину:

b= 8 / 2 / cos 35 = 8 / 2 / 0.819 = 4,88 метра.

Теперь остается прибавить значение длины козырька, примерно 0,5 метра, чтобы получить искомую длину стропил.

Следует сказать, что это упрощенные варианты расчетов стропил.

Для того чтобы получить самые точные данные, лучше всего использовать специальные программы.

Например, бесплатная программа «Аркон».

Встроенный калькулятор по параметрам, заданным вами, сам высчитает и сечение стропильной ноги, и длину стропила.

Видео о программе расчета стропил.