расчет стропильной системы двухскатной крыши методичка

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Расчет стропильной системы следует делать не после строительства коробки дома, а еще на этапе изготовления проекта здания. Надо помнить, что для очень ответственных и престижных сооружений такие работы рекомендуется заказывать профессиональным архитекторам, только они смогут выполнить правильные расчеты и гарантировать длительность и безопасность эксплуатации сооружения.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Виды простых крыш

Несмотря на то, что это одна из самых простых типов систем для жилых зданий, есть несколько видов конструкции. Разнообразие позволяет увеличивать варианты использования крыш при строительстве домов по стандартным или индивидуальным эксклюзивным проектам.

Неопытным застройщикам рекомендуется делать расчеты самых простых типов стропильных систем двухскатных крыш.

Конструктивные элементы стропильной системы

Мы дадим перечень всех элементов, которые необходимо рассчитывать для каждого конкретного случая.

Мауэрлат

Наиболее простой элемент стропильной системы, может изготавливаться из бруса 150×150 мм, 200×200 мм или досок 50×150 мм и 50×200 мм. На небольших домах разрешается использовать спаренные доски толщиной от 25 мм. Мауэрлат считается неответственным элементом, его задача лишь равномерно распределять точечные усилия от стропильных ног по периметру фасадных стен строения. Фиксируется к стене на армирующем поясе при помощи анкеров или больших дюбелей. Некоторые стропильные системы имеют большие распирающие усилия, в этих случаях элемент рассчитывается на устойчивость. Соответственно, подбираются оптимальные способы фиксации мауэрлата к стенам с учетом материала их кладки.

Цены на брус

Стропильные ноги

Формируют силуэт стропильной системы и воспринимают все действующие нагрузки: от ветра и снега, динамические и статические, постоянные и временные.

Изготавливаются из досок 50×100 мм или 50×150 мм, могут быть сплошными или нарощенными.

Доски рассчитываются по сопротивлению на изгиб, с учетом полученных данных подбираются породы и сорта древесины, расстояние между ногами, дополнительные элементы повышения устойчивости. Две соединенные ноги называются фермой, в верхней части могут иметь затяжки.

Что такое стропильные фермы

Затяжки рассчитываются на растяжение.

Затяжка на стропилах

Прогоны

Одни из самых важных элементов стропильной системы двухскатной крыши. Рассчитываются на максимальные изгибающие усилия, изготавливаются из досок или бруса соответствующего нагрузкам сечения. В самом высоком месте устанавливается коньковый прогон, по сторонам могут монтироваться боковые. Расчеты прогонов довольно сложные и должны учитывать большое количество факторов.

Опоры для стропил

Могут быть вертикальными и наклонными. Наклонные работают на сжатие, крепятся под прямым углом к стропилинам. Нижняя часть упирается о балки перекрытия или бетонные плиты, приемлемы варианты упора о горизонтальные лежни. За счет упоров есть возможность использовать для изготовления стропильных ног более тонкие пиломатериалы. Вертикальные упоры работают на сжатие, горизонтальные на изгиб.

Лежни

Укладываются вдоль чердачного помещения, упираются в несколько несущих стен или межкомнатных перегородок. Назначение – упрощение изготовления сложной стропильной системы, создания новых точек передачи нагрузок от различных типов упоров. Для лежней можно использовать балки или толстые доски, расчет делается по максимальному изгибающему моменту между точками опоры.

Обрешетка

Тип обрешетки выбирается с учетом технических параметров кровельных покрытий и на показатели стропильной системы не влияет.

Какая обрешетка необходима под профнастил? Когда монтировать деревянную, а когда металлическую? Как правильно выбрать шаг обрешетки и какие при этом учитывать факторы? Подробные ответы на эти вопросы можно получить на нашем сайте!

Цены на доски строительные

Этапы расчета двухскатной крыши

Все работы состоят из нескольких этапов, каждый оказывает большое влияние на устойчивость и долговечность эксплуатации конструкции.

Расчет параметров стропильных ног

На основании полученных данных определяются линейные параметры пиломатериалов и шаг ферм. Если нагрузки на стропила очень большие, то для равномерного их распределения устанавливаются вертикальные или угловые упоры, расчеты повторяются с учетом новых данных. Меняется направление воздействия усилий, величина крутящих и изгибающих моментов. Во время расчетов должны учитываться три вида нагрузок.

Нагрузки, действующие на здание

Расчётная снеговая нагрузка

Причем высота снега изменяется не только с учетом климатической зоны, но и в зависимости от расположения дома по сторонам света, рельефа местности, конкретного места расположения здания и т. д. Такими же недостоверными являются и данные о силе и направлении ветра. Архитекторы нашли выход из этой сложной ситуации: данные берут из старевших таблиц, но для страховки надежности и устойчивости в каждой формуле применяют коэффициент запаса прочности. Для ответственных стропильных систем на жилых зданиях норматив составляет 1,4. Это значит, что все линейные параметры элементов системы увеличиваются в 1,4 раза и за счет этого повышается надежность и безопасность эксплуатации конструкции.

Нагрузки на кровлю берут из таблиц, но с поправочным коэффициентом

Фактическая нагрузка от ветра равняется показателю в регионе расположения строения, умноженному коэффициент поправки. Поправочный коэффициент характеризует особенности расположения здания. По такой же формуле определяется и максимальная снеговая нагрузка.

Ветровая нагрузка на крышу

Конечные значения определяются с учетом вероятности одновременного действия всех вышеперечисленных нагрузок. Размеры каждого элемента стропильной системы рассчитываются с применением коэффициента запаса прочности. По такому же алгоритму проектируются не только стропильные ноги, но и перемычки, упоры, растяжки, прогоны и прочие элементы крыши.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила

Общие советы для расчета крыши

Перед началом работ следует нарисовать эскиз стропильной системы с указанием размеров и конкретного места установки дополнительных упоров. Этот эскиз можно менять во время проведения расчетов и подбирать наиболее оптимальные варианты.

Перед началом работ следует нарисовать эскиз стропильной системы

Чем больше крыша имеет отдельных нагруженных узлов, тем значительнее запас по прочности рекомендуется использовать. Дело в том, что в каждом новом узле могут возникать проблемы, их следует предусматривать и минимизировать на стадии проектирования здания.

Расчет угла наклона скатов

От этой величины зависит распределение вертикальных и горизонтальных усилий. Во время расчетов все силы, действующие на чердачные перекрытия и стропильную систему, разбиваются на строго горизонтальные и строго вертикальные. Только эти проекции принимаются во внимание. Каждая сила действует на деревянные элементы в продольном и поперечном направлении.

Расчет угла наклона крыши

Угол наклона скатов зависит от технических параметров используемых кровельных материалов. Есть одна общая аксиома – чем больше угол, тем меньше вертикальные нагрузки на стропильную систему. Но с увеличением этого параметра возрастает парусность крыши, увеличивается влияние ветра на устойчивость стропильной системы.

Калькулятор расчета угла наклона крыши

Расчет шага стропил

Для неутепленных крыш никаких общих правил не существует, шаг между стропилами определяется исходя из оптимальных параметров стропилин. Если они изготовлены из пиломатериалов больших размеров, то шаг увеличивается, если размеры незначительны, то стропильные ноги располагаются ближе. За счет такого подхода удается сэкономить финансовые средства на стоимости строительных материалов для возведения стропильной системы двухскатной крыши.

В случае планирования жилых чердачных помещений шаг стропильных ног строго регламентируется. Расстояние зависит от ширины используемых утеплителей, но в большинстве случаев оно равняется 56–58 см.

Шаг и длина стропил

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Расчет дины стропильных ног

Есть два алгоритма действий, решение принимается с учетом максимального количества индивидуальных факторов.

Какие факторы влияют на сечение стропилин

Главный фактор – нагрузка. Об этом мы уже писали, упоминали, как она находится, какая бывает и от чего зависит. Исходя из максимальной расчетной нагрузки, проектировщики определяют параметры сечения элементов стропильной системы.

Доска обрезная 100х50 мм

Вид древесины и сортность — важные факторы, которые учитывают при расчетах

Для облегчения расчетов архитекторам предлагаются готовые таблицы с указанием зависимости сечения от шага и длины.

Расчет стропильной системы при помощи специального калькулятора

В сети есть бесплатные калькуляторы, которые значительно упрощают процесс создания схемы и расчета стропильной системы. С их помощью можно узнать количество, расположение и размеры элементов стропильной системы. Сразу оценивается объем пиломатериалов, необходимых для сборки конструкции.

Важно. Объем вычисляется без запаса на непредвиденные отходы. Во время приобретения следует иметь в виду существующую особенность и примерно на 5–10% увеличивать объем.

Калькулятор после завершения расчетов позволяет получать такие сведения:

Параметры элементов в калькуляторе

Можно посмотреть отдельно каждый узел

Вкладка «Скачать» сохраняет результаты расчетов стропильной системы двухскатной крыши. Тип файла выбирает пользователей, для скачивания результатов сайт требует регистрации. Она полностью бесплатна и отнимет всего несколько минут.

При помощи вкладки «Виджет» можно сразу отправлять расчеты на собственный сайт или по иному указанному электронному адресу. Еще одна полезная функция – есть возможность разместить такой же калькулятор на своем сайте и в дальнейшем делать все расчеты на нем.

Вкладка «Справка» перенаправляет на страницу, где указаны требования к исходным данным для проведения расчетов стропильной системы.

В калькуляторе можно заранее посмотреть на схеме все условные обозначения величин

Для того чтобы не допускать ошибок, необходимо изучить пошаговую инструкцию пользования. Как делать расчеты?

Шаг 1. Перейдите на первую вкладку «Чертежи», укажите, в каких единицах будут даны размеры элементов стропильной системы, тип кровельных покрытий, высоту конька крыши и размеры соединительных узлов. Программа подберет материалы изготовления обрешетки, подсчитает длину стропилин, выберет оптимальные методы соединения различных узлов. Справочный раздел сайта имеет все подсказки не только по линейным значениям соединений, но и по возможным в данном конкретном случае типам. Это очень удобный и функциональный раздел, значительно облегчает принятие правильного решения на начальном этапе проектирования и расчета стропильной системы двухскатной крыши.

Нужно указать параметры (слева)

Шаг 2. Введите размеры дома, толщину фасадных стен и размеры мауэрлата. Сайт потребует указать характеристики стропильных ног. Их толщина в большинстве случаев 50 мм, а ширина зависит от того, какой будет крыша – теплой мансардной или обыкновенной холодной.

Для теплой крыши надо дать размеры утеплителя, технические характеристики паро- и гидроизоляции. С учетом вида материалов для кровли выбирается тип и шаг обрешетки.

Шаг 3. Включите функцию «Расчет».

Придется несколько секунд подождать, пока программа обработает введенные данные и выдаст готовые результаты. Появится чертеж конструкции стропильной системы двускатной крыши указанием всех размеров стропилин, подробной детализацией узлов соединения. Есть рабочий чертеж каждой ноги, ее место установки и форма запилов для соединения с мауэрлатом и в коньке.

Пользователь может подробно рассмотреть модель крыши дома в 3D изображении. При помощи мыши модель вращается в любую сторону, увеличивается и уменьшается масштаб.

Модель можно вращать

Вид элементов после расчета, просмотр в 3D

Практический совет. Программа дает возможность изменить высоту конькового элемента уже на готовой модели. Эта функция намного облегчает выбор вариантов крыши с учетом дизайнерского вида. Проектировщик следит, как меняется внешний вид дома в зависимости от колебаний высоты стропильной системы, несколько раз вводит новые данные для выбора оптимального варианта. Все остальные размеры и расчетные данные в автоматическом порядке изменяются с учетом различных данных по высоте.

Шаг 5. После выбора окончательного варианта нужно вернуться на вкладку «Чертежи» и ознакомиться с результатами расчетов по каждому отдельному элементу стропильной системы.

Просмотр результата расчета

Очень важно, что даются не только размеры для изготовления элементов, но и объемы пиломатериалов для полного строительства крыши. Мы уже упоминали, что это чистые значения, они не учитывают количество неизбежных непродуктивных отходов. Программа обрабатывает самые простые конструкции двухскатных крыш, на практике их придется совершенствовать, монтировать различные прогоны, вертикальные и угловые стойки.

Результат во вкладке «Чертежи»

Это самая простая программа для расчетов стропильной системы. Профессиональные архитекторы для работы пользуются усовершенствованными, они имеют намного больше возможностей и функций, учитывают все исходные данные, обладают расширенным справочным отделом с указанием строительных стандартов и отраслевых нормативных актов.

Выводы

Не стоит спешить с расчетами, если у вас нет никаких практических навыков, то результаты программ можно использовать как рекомендации. Очень полезно ознакомиться с параметрами кровельных систем уже построенных зданий. Выберите для себя походящий стиль и попроситесь к владельцу на экскурсию.

Конструкцию стропил можно посмотреть в уже отстроенном здании

Если у него есть мансардное помещение и стропильная система не видна, то можно получить практическую консультацию у опытных строителей.

Крыша – очень сложный и ответственный архитектурный элемент любого строения, не нужно с ним экспериментировать. Ошибки могут становиться причиной появления очень неприятных ситуаций, для их ликвидации потребуется много усилий, времени и финансовых средств. Намного выгоднее со всех точек зрения обратиться за помощью к профессионалам, чем самостоятельно заниматься такими сложными расчетами.

Видео – Расчет стропильной системы

Источник

Расчет двухскатной крыши: принципы подбора пропорций и подсчет расходных материалов

Крыша – важная конструктивная часть дома, выполняющая ряд наиважнейших функций. Она защищает от атмосферных напастей и отводит осадки, обеспечивает изоляцию и вносит солидный вклад в формирование собственного стиля строения. Для того чтобы столь значимое сооружение на «отлично» справлялось с доверенной работой, необходимо досконально продумать проект и скрупулезно разобраться с размерами.

Тщательный разбор и расчет двухскатной крыши требуется и самостоятельным мастерам, и владельцам загородной собственности, прибегающим к услугам строительных организаций. Давайте разберемся, как это правильно сделать.

Содержание

Что необходимо знать перед расчетом?

Крыша, напоминающая в разрезе перевернутую литеру V, неспроста лидирует в списке скатных конструкций. По простоте сооружения и экономичности у двухскатной крыши практически нет соперников. Столетиями проверяемые на практике технологии строительства двухскатных крыш заложены в основе возведения большинства кровельных сооружений.

Незатейливые скатные плоскости не требуют сложного раскроя покрытия и прочих материалов, результатом которого становится внушительное количество отходов. Не нужны специфические ухищрения для воплощения замысловатых конфигураций. Осадки не задерживаются на наклонных поверхностях, поэтому нет необходимости в усилении гидроизоляции. В итоге устройство двухскатной крыши зачастую обходится дешевле односкатной.

Крыша с двумя скатами может быть самостоятельным объектом или частью комплекса сооружений аналогичной или отличной формы. Самый простой вариант ее не имеет встроенных слуховых окон и навесов над входным крыльцом, т.е. нет дополнительных переломов, хребтов и сопутствующих им ендов.

Отсутствие выпуклых и вогнутых углов лишает мастера «наслаждения» помучиться с рядом затруднительных операций. Опять же хозяева не получат мнимого удовольствия от протечек, нередко появляющихся в стыках скатных элементов крыши.

В принципе, любителям причудливой архитектуры никто не мешает оснастить два ската многочисленными встроенными конструкциями. Правда есть ограничения по климатическим признакам: в областях с высоким объемом зимних осадков возведение крыш с многочисленными составляющими нежелательно. В сформированных излишествами разжелобках создаются благоприятные условия для накапливания снежных залежей. Счищать их придется резвее обычного, а лишнее усердие в сфере удаления снега может стать причиной повреждения покрытия со всеми вытекающими.

Однако приверженцам простых и ясных форм тоже не стоит расслабляться. Конфигурация крыши углом должна быть идеально подобрана и рассчитана, иначе не сможет безупречно выполнять доверенную работу.

Несмотря на обманчивую элементарность, в определении оптимальной формы конструкции есть подвохи. Преодолеть и обойти их невозможно без знания технологических тонкостей, ведь все параметры сооружения взаимосвязаны:

У безукоризненно спроектированной крыши все пропорции подобраны идеально. Ширина и высота ее определяют подъем и уклон, необходимый для отвода осадков в конкретной местности. Ниже нельзя по техническим причинам, выше дорого и неразумно, если этого не требует уникальная архитектура.

Заметьте, что вкупе с увеличением крутизны растет бюджет строительства. Согласно уклону подбирают кровельный материал. Ориентируясь на его вес и специфику, проектируют и рассчитывают стропильный каркас. Расчет стропильного каркаса производят с учетом перечисленных параметров и с учетом нагрузок, действующих извне на конструкцию.

Взаимозависимость пропорций крыши, сложности устройства стропильного каркаса и нюансов подбора покрытия заставляет определять наилучшую форму путем банального подбора. Если что-то не подходит, заменяют или укрепляют несущие конструкции. Благо, и ассортимент на строительном рынке сейчас предостаточный, и для усиления сооружения разработаны всевозможные способы.

Если пугают предстоящие вычисления и перетасовка данных, лучше прибегнуть к беспроигрышному решению – типовому проекту. Не зря же за рубежом все дома одного населенного пункта оснащают крышами равной высоты и покрывают равнозначным по цвету и характеристикам материалом. Типизация позволяет выдержать ландшафтную идентичность и сократить расходы на проектировку.

Однако даже типовое проектное решение – не панацея от технических бед и эстетических недочетов. Нельзя забывать об индивидуальных габаритах коробки, над которой планируется возвести крышу. Соотечественниками отрицается уравниловка в высоте и крутизне, потому нам все же желательно разобраться с пропорциями кровельного сооружения.

Пошаговое проведение расчетов

Конфигурацию и габариты любой скатной крыши задает стропильный каркас. На ребра стропильных ног укладываются скаты, образующие двухгранный угол. Сооружают стропильные системы из металлопроката и древесины, используют в строительстве конструкции индустриального изготовления и пиломатериалы.

Давайте рассмотрим варианты, доступные для приложения усилий самостоятельного мастера, т.е. построечный метод возведения каркаса крыши из пиломатериалов.

Этап #1 — выбор вида стропильной системы

Способ сооружения двухскатной крыши связан с размерами опосредованно, но без учета разницы в устройстве конструкций трудно будет разобраться с геометрическими параметрами.

В строительстве двухскатных крыш используются две традиционные технологии:

Схемы стропильных систем обоих типов включают минимум конструктивных элементов при перекрытии коробок шириной до 8-10м.

При обустройстве пролетов крупнее возникает опасность деформации стропильных ног. Чтобы исключить провисание и прогиб деревянных деталей из пиломатериалов, устанавливают укрепляющие элементы: подкосы, схватки, боковые прогоны и др.

Дополнительные детали обеспечивают жесткость и устойчивость крупного сооружения, но увеличивают нагрузку. Как определяется суммарная нагрузка и производится расчет элементов стропильной системы, мы уже разбирали.

Этап #2 — расчет ширины

Оба типа деревянных стропильных систем сооружаются по балкам перекрытия или по мауэрлату. От типа основы зависит, как вычисляется ширина крыши:

Функцию мауэрлата в каркасных постройках выполняет верхняя обвязка, заодно соединяющая разрозненные элементы в единый каркас. В деревянном строительстве мауэрлатом служит верхний венец, сложенный брусом или бревном.

В случае применения «балочной» схемы устройства используются так называемые матицы – брусья или бревна, уложенные под верхним венцом стопы в качестве перекрытия.

Карнизные свесы крыш, установленных на мауэрлат, могут быть сформированы непосредственно стропильными ногами, пришитыми к ним кобылками или кирпичным выступом. Последний вариант, естественно, применяется при возведении кирпичных стен. Выбор ширины свеса продиктован типом кровельного покрытия и материалом, из которого сложены стены.

Примеры рекомендованной ширины свеса:

Стены из бревна и бруса требуют усиленной защиты от косых дождей, потому свесы над ними обычно увеличивают на 10-15см. При превышении предельного значения ширины свеса, рекомендованного производителем, необходимо предусмотреть мероприятия по его укреплению.

Возможна установка наружных подкосов на стены или опорных столбов, которые одновременно смогут играть роль конструктивных элементов террасы, крыльца, веранды.

Этап #3 — определение уклона

Углу наклона скатов дозволено варьировать в широчайших пределах, в среднем от 10º до 60º с допустимыми отклонениями в обе стороны. Традиционно обе плоскости двухскатной крыши имеют равные углы наклона.

Даже в несимметричных конструкциях для жилых домов их в основном располагают под равным углом, а эффекта асимметрии добиваются путем сооружения разно-размерных скатов. Чаще всего различия в уклоне основных частей крыши наблюдаются при строительстве дачных домиков и бытовых объектов.

На процедуру определения оптимальной крутизны двухскатной крыши существенное влияние оказывают три фактора:

В нормативной документации, применяемой в расчетах углов для возведения двухскатных крыш, встречаются единицы, способные сбить с толку неопытных в кровельном деле домашних строителей. Самая простая величина выражена в безразмерных единицах, самая понятная — в градусах.

Вторая версия передает соотношение высоты крыши к половине ее ширины. Для ее определения проводится линия от центральной точки перекрытия к вершине кровельного треугольника. Реальную линию проводят на схеме дома, воображаемую на объекте. Обозначается величина или в процентах, или в виде математического отношения типа 1: 2,5… 1: 5 и др. В процентах мудренее и неудобней.

Этап #4 — определение высоты конька

У крыши с двумя скатами по желанию хозяина может быть или не быть чердак. В чердачных пространствах двухскатных крыш не положено устраивать полезные помещения. Для этого существует технология сооружения ломаных крыш. Однако высота чердака, применяемого для обслуживания и осмотра крыш углом, не является произвольной.

Согласно предписаниям противопожарной службы от вершины до перекрытия должно быть не меньше 1,6м. Верхний предел продиктован эстетическими убеждениями проектировщиков. Они утверждают, что если высота крыши больше высоты короба, то она словно «давит» на постройку.

Высоту расположения коньковой вершины для устроенных по балкам висячих крыш легче всего определить чертежным методом:

Чтобы получить полную картину, на схеме нужно аналогичным способом вычертить второй скат. Параллельно линиям вычерченных скатов надо провести еще две линии на расстоянии, равном толщине стропильных ног в том же масштабе.

Если не устроит конфигурация крыши, можно «поиграть» с высотой на бумаге, изменяя положение точки вершины и уклон крыши в разумных пределах. Те же манипуляции можно провести в одной из чертежных программ.

При вычерчивании абриса крыши, сооружаемой по наслонной технологии, следует учитывать толщину прогонной балки. При внушительной мощности она несколько сдвинет положение скатов.

Народные умельцы считают, что расчеты элементов стропильной системы для строительства двухскатной крыши можно вообще свести к вычислению только сечения прогона. Это самый нагруженный элемент, все остальные имеют право быть тоньше. К примеру, если расчеты покажут, что для конькового прогона потребуется материал 100×150мм, то для стропилин, опор, подкосов достаточно доски 50×150мм.

Процесс поиска высоты конструкций со свесами, сформированными кобылками, немногим отличается от описанной методы. Просто угол уклона вычерчивается не от крайней точки свеса, а от нижнего узла крепления стропилины к мауэрлату. В любом случае вариации с крутизной и размерами запланированной к строительству двухскатной крыши лучше подобрать на «бумаге», чем на стройплощадке.

Этап #5 — расчет расхода материала

Нормальный хозяин загодя задумывается о бюджете строительства. Правда, в предварительной смете по определению будут неточности. Процесс возведения двухскатной крыши наложит свои коррективы на первоначальный расчет материала, но выяснить объем основных трат поможет.

Предварительная смета должна включать:

Еще потребуются фасонные элементы для обустройства сквозных проходов через крышу, ендов, свесов, конька. Представленный набросок сметы действителен для холодной конструкции. Для утепленной крыши надо будет приобрести утеплитель и пароизоляционную пленку, брусок для контрообрешетки и материал для обшивки крыши изнутри.

Видео-инструкции с полезными советами

Мы подобрали для вас ряд видео роликов, в которых еще более подробно разбираются технологии строительства:

Все рассчитать перед строительством крыши углом – дело нужное и очень полезное. Несмотря на незамысловатость формы и простоту монтажа, в процессе расчетов и сооружения имеются технологические нюансы. Их учесть и правильно применить поможет предварительное проектирование и определение размеров.

Источник