Elmodernshop.ru

Стройка и ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Стропила расчет и виды крыш

Виды стропильных систем крыши — их устройство и конструкция

Кровельные конструкции – один из сложнейших в проектировании, монтаже узлов жилого сооружения. Кровля первой принимает на себя «удар», защищая дом от осадков, ветра и холода, поэтому от ее герметичности, долговечности, качества зависит комфорт всех домочадцев. Основа надежной крыши – стропильная система, которая придает конструкции форму, задает оптимальный уклон, а также служит для крепления гидроизоляционного материала. Состав и взаимное расположение элементов каркаса зависят от конфигурации кровли. В этой статье мы расскажем, какие виды стропильных систем бывают, а также чем они отличаются друг от друга.

Функции

Стропильная система – совокупность опорных элементов, поддерживающих геометрию крыши, каркас кровельной конструкции, придающий ей жесткость, нужный уклон. Состав, толщину сечения, расположение частей «костяка» кровли определяют с помощью расчетов, учитывающих постоянные и временные нагрузки. Стропильный каркас выполняет следующие функции, определяющие функциональность крыши:

  1. Задает геометрию, уклон. Стропильные ноги каркаса придают крыше необходимый угол наклона и форму, способствующие облегченному сходу снега или атмосферных осадков с поверхности. Именно от каркаса зависит, сколько щипцов или скатов будет иметь кровля, а значит именно этот элемент конструкции определяет ее внешний вид.
  2. Служит основанием для крепления гидроизоляционного материала. Обрешетка стропильного каркаса используется для фиксации финишного покрытия крыши.
  3. Равномерно распределяет вес крыши. Взаимосвязанные элементы стропильной системы равномерно распределяют, а затем перенаправляют нагрузку от финишного покрытия и вес снежной массы между несущими стенами сооружения, не допуская перекоса или деформации конструкции.
  4. Обеспечивает функционирование кровли. Строение каркаса, учитывающее особенности устройства крыши и кровельного покрытия, обеспечивает поддержку, аэрацию и защиту от конденсата.

Учтите, что грамотно спроектированная стропильная система – залог долговечности, надежности и механической прочности крыши, поэтому ее проектирование и монтаж доверяют профессиональным архитекторам. Опытные мастера считают, что качественный каркас намного важнее финишного кровельного покрытия, поэтому экономить на нем не стоит.

Критерии выбора

Устройство стропильной системы отличается большим количеством вспомогательных элементов и повышенной сложностью. Оно составляется согласно расчету постоянных и временных нагрузок, действующих на конструкции, проекту, учитывающему выбранный кровельный материал, а также факторы внешней среды. При выборе вида стропильного каркаса принимают во внимание следующие критерии:

  • Климатические условия в регионе, где ведется строительства. Чтобы кровля выдержала вес снега и воды во время обильных ливней, определяется среднегодовое количество осадков в зимний и летний период.
  • Ветровая нагрузка. Для выбора оптимальной конструкции кровли определяют преобладающую розу ветров в районе строительства, а также учитывают среднюю скорость воздушных порывов.
  • Характер использования пространства под кровлей. На этом этапе определяется, будет ли оборудоваться жилая мансарда в подкровельном помещении или неотапливаемый чердак.
  • Разновидность финишного покрытия. Для каждого материала рассчитывается оптимальный угол наклона скатов, учитывающий его форму и способ крепления.
  • Бюджет застройщика. Стропильная система – одна из самых затратных по материалу и работе часть конструкции крыши, поэтому вид определяют финансовые возможности застройщика.

Опытные мастера считают, что бороться с природой бесполезно, вы все равно останетесь в проигрыше, поэтому во главу угла при выборе типа стропильного каркаса ставят климатические условия в местности, где ведется стройка. Если регион ветреный, то угол наклона скатов делают пологим, а если снежный – более крутым.

Материалы

Стропильная система – обязательный элемент скатных кровель любой формы и конфигурации, состоящий из вертикальных опор, горизонтальных затяжек и стропильных ног, обеспечивающих поддержку и надежное крепление кровельному материалу. Материал, используемый для изготовления каркаса, должен обладать легким весом, высокой прочностью, несущей способностью, а также устойчивостью к воздействию влаги. Наиболее подходящими вариантами считают:

  1. Древесина. Дерево – природный, экологически безопасный материал, который отличается легким весом и прочностью. Для изготовления каркаса применяют бруски квадратного сечения 100х100 мм или 150х150 мм, доски сечением 50х150 мм твердых пород. Существенным недостатком деревянных элементов каркаса является то, что они прогибаются под собственным весом при большой длине, а также обладают слабой устойчивостью к воздействию влаги.
  2. Металл. Металлические стропильные системы дороже деревянных, они используются в основном при большой площади скатов и большом весе кровельного материала. Высокая несущая способность металлического профиля или уголка позволяет увеличивать шаг между элементами каркаса без потери прочности конструкции. Чтобы снизить вероятность распространения ржавчины, применяются коррозионностойкие виды металла.

Обратите внимание! Дерево считается наиболее подходящим материалом для изготовления стропильного каркаса крыши жилых построек, так как оно обладает 3 важными качествами: легким весом, прочностью, воздухопроницаемостью. Чтобы увеличить устойчивость древесины к воздействию влаги, нужно провести обработку элементов стропильной системы глубоко проникающим антисептиком.

Устройство

Устройство стропильной системы крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые поддерживая друг друга, придают конструкции жесткость, необходимую прочность, а также распределяю вес кровельного материала равномерно между несущими опорами. Состав каркаса, величина сечения отдельных элементов и их размещение зависят от типа финишного покрытия, уклона ската и способа использования подкровельного пространства. Обычно каркас состоит из:

  • Мауэрлата. Мауэрлатом называют подстропильный брус, который крепится поверх верхнего венца или ряда несущих стен дома. Он изготавливается из прочной, твердой древесины хвойных пород. Крепят мауэрлат с помощью длинных металлических шпилек или анкерных болтов.
  • Леженя. Лежнем называют мауэрлатный брус, расположенный не на внешних несущих стенах, а на внутренних перегородках. На лежень устанавливают центральные стойки, поддерживающие конек крыши.
  • Стоек. Стойками называют вертикальные опорные элементы, которые поддерживают коньковый прогон или центральную часть стропильных ног каркаса.
  • Стропил. Стропильные ноги опираются на мауэрлат и коньковый прогон, располагаясь под углом к основанию кровли.
  • Ригеля и затяжки. Эти терминами называют горизонтальные элементы каркаса, стягивающие между собой попарно стропильные ноги. Ригель располагается в верхней части стропил, прямо под коньком, он толще и прочнее затяжки, размещающейся гораздо ниже.
  • Подкосов. Подкос устанавливают под углом к стропилам, чтобы предотвратить их прогибание под действием собственного веса. Одним концом они упираются в ногу, а вторым – в стойку или затяжку.

Важно! Самая простая стропильная система состоит только из мауэрлата, стропил и конькового прогона. С увеличением сложности кровли повышается количество дополнительных элементов, упрочивающих конструкцию, а также компенсирующих нагрузки на прогиб и распирание.

Конфигурация каркаса крыши зависит от архитектурных особенностей перекрываемого сооружения. Кровля должна учитывать количество несущих опор внутри или снаружи дома, чтобы равномерно распределить ложащуюся на них нагрузку. Различают следующие виды стропил:

    Наслонные. Наслонными стропилами называют каркас крыши, который опирается как на наружные несущие стены, так и на внутренние. В роли внутренних пор может выступать ряд колонн или капитальная перегородка между комнатами, предусмотренная проектом. Дополнительная внутренняя опора используется в качестве поддержки под коньковый прогон. С помощью наслонных стопил можно перекрывать сооружения большой площади без потери жесткости.

Учтите, что финальный вид стропильного каркаса из деревянных или металлических элементов зависит от количества скатов и разновидности крыши. Наиболее простыми вариантами считают односкатную и двухскатную кровлю, а сложными – вальмовую, полувальмовую, шатровую.

Стропила крыши.

Одной из неотъемлемых частей крыши являются стропила. Вся стропильная конструкция служит основой скатной крыши. Балки перекрытия и стропила должны выдерживать массу кровельного покрытия и легко выдерживать снеговую и ветровую нагрузку.

В основном большинство элементов стропильной системы изготавливаются из дерева, влажность которых составляет до 20 процентов.

Эта статья поможет правильно произвести расчет для системы стропила и пояснит все тонкости монтажных работ.

Расчет стропильной системы.

Стропила по сути своей являются несущей конструкцией крыши скатного типа. Они выполнены из стропильных ног, расположенных под определенным уклоном, а также вертикальных и наклонных подкосов.

Нагрузки на стропильную систему могут быть постоянными и временными. К первым относят всю массу кровельной конструкции. Ко вторым относят такие явления, как выход на крышу людей, ветровая и снежная нагрузки или сейсмические воздействия.

Показатели нагрузки на кровельную систему необходимо рассчитывать следующим образом:

— показатели снежной нагрузки определяются умножением расчетного веса снежной поверхности на один метр квадратный горизонтальной поверхности и коэффициента перехода снежного покрова на снеговую нагрузку на крышу.

— средний показатель ветровой нагрузки определяется умножением показателя ветровой нагрузки, который характерен для определенной местности и коэффициента, который учитывает изменение ветра по высоте.

Читать еще:  Обрешетка крыши под металлочерепицу

Виды стропильных конструкций скатной крыши.

По своему типу стропила можно разделить на наслонные и висячие. Главной фигурой в стропильной конструкции является треугольник, поскольку именно такая форма обеспечивает наибольшую жесткость.

Особенности наслонных стропил:

— концы такой разновидности стропил опираются на стену здания, их середину при этом поддерживают дополнительные промежуточные опоры,

— наслонные стропила монтируются в зданиях, где имеется несущая средняя стена или промежуточные опоры,

— промежуток между опорами не должен превышать 6,5 метров. Если возвести дополнительные опоры, то расстояние может увеличиваться до 12-15 метров,

— если здание построено из цилиндрического бревна, стропила опираются на верхние венцы, а в каркасных домах применяют верхнюю обвязку. В том случае, когда сооружение построено из кирпича или блоков, опорой для стропил служит мауэрлат,

— при одинаковых размерах дома, крыша с использованием наслонных стропил будет легче.

Особенности висячих стропильных конструкций:

-их концы опираются только на стены дома или мауэрлат, при этом не используются промежуточные опоры,

-этот вид стропильной конструкции используют в зданиях, которые имеют легкие стены,

-при установке этого типа, стропильные ноги функционируют на изгиб и сжатие, а в целом вся конструкция создает распирающую горизонтальную нагрузку на стены сооружения,

-чтобы эта нагрузка была меньше, применяют деревянную или металлическую затяжку, которая соединяет между собой стропильные ноги. Ее устанавливают у основания стропильных ног и выше. Следует учитывать, что чем выше она располагается, тем прочнее и надежнее ее соединение со стропильной конструкцией,

-если длина пролета превышает 8 метров, устанавливают стойку с подкосами.

Основное преимущество висячих стропил — это способность перекрытия пролетов больших размеров.

Если вы устраиваете стропильную конструкцию над несколькими пролетами, то можно применять по очередности висячие и наслонные стропила. Например, где нет промежуточных опор-висячие, а где таковые имеются- наслонные.

Все составляющие стропильной конструкции должны упираться не на стены здания, а на опорные бруски, которые называются мауэрлатами.

В деревянных зданиях, возводимых из бруса или бревна, в виде его выступает верхний венец дома.

В кирпичных сооружениях-это брусок, который устанавливается заподлицо к внутренней поверхности стены. Между кирпичом и маэрлатом в обязательном порядке прокладывают гидроизоляционный слой.

Мауэрлат устанавливают по всей длине здания или подкладывают лишь под стропила.

Установка стропильной конструкции.

В зависимости от конструкции кровли, установка стропил происходит по разным технологиям. Стропильная конструкция крепится гвоздями, шурупами, болтами, хомутами и скобами.

Те части стропил, которые непосредственно соприкасаются с кирпичом или блоком, обязательно защищают от процессов гниения, прокладывая рулонные материалы, в основе которых имеется битум. Кроме этого, все составляющие деревянной стропильной конструкции пропитывают специальным огнеупорным и биозащитным составом.

Мауэрлат крепится к стенам с помощью анкеров. Ноги стропил опирают на мауэрлат и притягивают скрученной проволокой, чей диаметр составляет 6 миллиметров.

Если вы возводите стропила для кровли самостоятельно, то вначале устанавливаются крайние стропильные пары, а затем при помощи шнура проверяют их грани на параллельность.

Далее следует натянуть шнур по коньку крыши и установить по нему промежуточные стропильные пары и тщательно их выровнять.

Если стропила попадают на место дымохода, окна или системы вентиляции, то разрешается вырезать из него необходимого отрезка.

Главное при этом, чтобы расстояние между дымоходом и стропилом было не менее 13 сантиметров.

Стропила являются одним из наиболее важных элементов конструкции скатной крыши, поэтому следует тщательно и серьезно производить их расчет и монтаж.

Как говорилось выше, стропильные конструкции чаще всего изготавливаются из дерева, поэтому во избежание неприятных нюансов, все элементы следует тщательно обработать специальным составом, обладающим защитными свойствами. Поскольку стропила являются неотъемлемой и одной из основных составляющих скатной крыши, следует учитывать все нагрузки, которые будут на них оказываться. Это и сам вес кровельного покрытия, и снежные завалы, и порывы ветра, и возможные сейсмические воздействия. Безусловно, устанавливать их нужно надежно и прочно, но также следует учитывать некоторые особенности определенного региона и при необходимости устанавливать дополнительные укрепительные конструкции.

Расчет следует производить по строго отведенным правилам и нормам, а лучше доверить его профессионалам, которые сделают его, учитывая все особенности строения и местности.

Монтаж стропил можно произвести самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Главное, чтобы расчет был точный.

Между собой все элементы стропильной конструкции соединяются металлическими креплениями, в отверстия которых вкручиваются шурупы или забиваются гвозди.

Не стоит забывать, что от правильной установки стропил зависит надежность и долговечность вашей крыши, поскольку основная нагрузка направляется именно на них. Во избежание чрезвычайных происшествий или обвала крыши, следует производить монтаж стропильной системы строго по правилам. Не стоит забывать и о защитных составах, которыми должны обработаться все элементы.

Расчёт двускатной крыши

Скачать, сохранить результат

Выберите способ сохранения

Информация

Двускатная крыша – это сложная, большая по площади строительная конструкция, требующая профессионального подхода к проектированию и выполнению работ. Самые большие затраты идут на стройматериалы для стропил, обрешетки, утеплителя, гидроизоляции, кровельного материала. Наш калькулятор двухскатной крыши позволит Вам высчитать количество материала.

Использование калькулятора экономит время для проектирования крыши, и ваши деньги. Окончательный чертеж в 2D формате будет руководством при выполнении работ, а 3D визуализация даст представление о том, как будет выглядеть крыша. Прежде, чем ввести данные в онлайн калькулятор, необходимо иметь представление об элементах крыши.

Параметры стропил

Чтобы произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши, нужно учесть:

  • нагрузку крыши;
  • шаг между стропилами.
  • вид кровельного покрытия

Рекомендуемая ширина доски стропил:

  • 100-150 мм при длине пролета не более 5 м, и при дополнительный подпорках.;
  • 150-200 мм при длине пролета более 5 м, при шаге более 1 м, и если угол не большой.

Важно! Расстояние между стропилами двускатной крыши обычно устанавливают 1 м, но при уклоне крыши более 45 градусов шаг стропил можно увеличить до 1,4 м. При пологих крышах шаг делают 0,6-0,8 м.

Стропильные ноги крепятся на мауэрлат, который идет по периметру дома. Для него берется или доска параметрами 50х150 мм, или брус 150х150 мм (для распределения нагрузки)

Параметры обрешетки

Для металлочерепицы создается разреженная обрешетка доской, ширина которой 100мм, в толщина 30 мм. Доска набивается с шагом, который должен соответствовать продольной оси модуля металлочерепицы – 35 см (супермонтеррей).

Для гибкой черепицы обрешетку выполняют с большим шагом, так как поверх её будет укладываться ОСП или фанера сплошным ковром.

Важно! При выборе материалов обращать внимание на показатели влагостойкости и минимальной толщины.

При устройстве теплых крыш между гидроизоляцией и кровлей делается контробрешетка бруском, толщина которого должна быть 30-50мм.

Виды и элементы стропильных систем

Система стропильной поддержки скатных крыш – обязательный элемент при обустройстве кровли с наклоном. Это сложная конструкция, которая изготавливается из дерева или металла. Современные технологии сделали применение разных видов материалов доступным даже при частном строительстве.

  1. Что такое стропильная система крыши
  2. Какие задачи решает
  3. Конструкционные элементы
  4. Материалы изготовления
  5. Деревянные
  6. Стальные
  7. Виды стропильных систем
  8. По форме и количеству скатов
  9. По распределению нагрузки
  10. Критерии выбора
  11. Особенности проектирования
  12. Расчет нагрузок
  13. Выбор уклона
  14. Сечение стропил
  15. Составление схемы
  16. Правила монтажа
  17. Крепление стропил к мауэрлату
  18. Соединение в области конька

Что такое стропильная система крыши

Стропила помогают крыше противостоять снеговым и ветровым нагрузкам, а также ударам дождя. Особенности проектирования и строительства системы зависят от конкретного региона страны.

Какие задачи решает

Правильно оформленная и возведенная система стропил с легкостью выполняет следующие задачи:

  • поддерживает корректную вентиляцию чердака;
  • предотвращает негативное влияние температурных перепадов на верхнее перекрытие, защищает его от влаги и солнца;
  • поддерживает кровлю, не дает ей проседать;
  • надежно защищает от снега и ветра, не повреждается под их воздействием;
  • улучшает распределение нагрузки на стены и фундамент.

Так как все эти функции выполняются часто в одно и то же время, к расчету системы нужно подходить со всей ответственностью и внимательностью.

Конструкционные элементы

Стропила состоят из множества узлов, каждый из которых отвечает за определенные функции:

  • Прогон. Делится на коньковый, расположенный вверху, и боковые, находящиеся по бокам. Прогоны скрепляют ноги стропил.
  • Стропильная нога. Отвечает за определение угла наклона кровли, обеспечивает внешний вид и фиксирует более мелкие детали крыши.
  • Мауэрлат. На него устанавливается вся система. Фиксирует ноги и отвечает за распределение нагрузки на стены.
  • Стойки и подкосы. Применяются для повышения устойчивости, соединяются с лежнем, который проходит вдоль конька.
  • Затяжка. Обеспечивает устойчивость стропильных ног внизу системы.
  • Обрешетка. Устанавливается перпендикулярно ногам и изготавливается из брусков или досок. В металлической конструкции применяется профиль. Передает нагрузку от кровельного материала на ноги.
  • Конек. Место соединения скатов со сплошной обрешеткой для усиления крыши.
  • Кобылки. Создают свес, если стропильные ноги слишком коротки.
  • Свес. Элемент для защиты стены от осадков.
Читать еще:  Как сделать односкатную крышу дома своими руками

Иногда выделяют такой элемент кровли, как ригель. Это горизонтальные планки, лежащие перпендикулярно прогонам.

Конструкция кровли может быть простой и легкой, но детали ее всегда будут содержать представленный список. Аналогично и с более сложными, многоскатными крышами.

Материалы изготовления

Для производства стропил в частном строительстве чаще всего применяют деревянные конструкции. Но металл, особенно облегченный стальной профиль, также может использоваться.

Деревянные

Деревянная стропильная конструкция крыши – наиболее распространенная за счет удобства монтажа и некоторых других преимуществ. При ее возведении можно обойтись своими силами без привлечения строительной техники. Дерево идеально подходит для создания стропил с небольшими пролетами.

Хвойные стропила в длину должны быть до 6,5 м, а лиственные – до 4,5 м. При строительстве крыши дома рекомендуется использовать древесину одного типа.

К дереву предъявляют следующие требования:

  • перед началом работы оно не должно быть влажным;
  • древесные породы, выбранные для ног стропил, должны быть жесткими;
  • нельзя использовать дерево с большим количеством сучков или некачественный сорт, бракованный.

Сосновый пиломатериал стоит дешевле всего, однако его качество уступает лиственнице, дубу, ели, буку и осине. Эти породы считаются очень прочными и долговечными.

Правильный расчет стропильной системы крыши

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

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

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

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

Классификация нагрузок

Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

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

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

Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

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

Для более простого расчета применяется только первый способ.

Расчет снеговых нагрузок на крышу

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

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

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

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

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

Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

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

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

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

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

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

Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

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

где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте

Kv — коэффициент поправки ветрового давления, зависящий от высоты здания и местности.

Kc – аэродинамический коэффициент, зависит от геометрии конструкции крыши и направления ветра. Значения отрицательные для подветренной стороны, положительные для наветренной

Таблица аэродинамических коэффициентов в зависимости от уклона кровли и отношения высоты здания к длине (для двускатной крыши)

Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1.

Для упрощения расчета значение C проще взять максимальным, равным 0,8.

Для более надежных результатов советуем умножить на коэффициент запаса прочности по ветровой нагрузке = 1,2.

Расчет собственного веса кровли

Для расчета постоянной нагрузки нужно рассчитать вес кровли на 1 м 2 , полученный вес нужно умножить на поправочный коэффициент 1,1 – такую нагрузку стропильная система должна выдерживать в течение всего срока эксплуатации.

Вес кровли складывается из:

  • объем леса (м 3 ), используемого в качестве обрешетки, умножается на плотность дерева (500 кг/м 3 )
  • веса стропильной системы
  • вес 1м 2 кровельного материала
  • вес 1м 2 веса утеплителя
  • вес 1м 2 отделочного материала
  • вес 1м 2 гидроизоляции.
Читать еще:  Как правильно перекрыть крышу гаража

Все эти параметры легко получить уточнив эти данные у продавца, либо посмотреть на этикетке основные характеристики: м 3 , м 2 , плотность, толщина, — произвести простые арифметические операции.

Пример: для утеплителя плотностью в 35 кг/м 3 , упакованного рулоном толщиной 10 см или 0,1 м, длиной 10м и шириной 1.2 м, вес 1 м 2 будет равен (0.1 х 1.2 х 10) х 35 / (0.1 х 1.2) = 3.5 кг/м 2 . Вес остальных материалов можно рассчитать по тому же принципу, только не забывайте сантиметры в метры переводить.

Чаще всего нагрузка кровли на 1 м 2 не превышает 50 кг, поэтому при расчетах закладывают именно эту величину помноженную на 1.1, т.е. используют 55 кг/м 2 , которая сама по себе взята запасом.

Калькуляторы сечений стропильных систем

Выберите калькулятор по схеме стропильной системы

Наслонные стропила

Стропила на двух опорах

Консольные стропила на двух опорах

Стропила на двух опорах и подкосе

Консольные стропила на двух опорах и подкосе

Стропила на двух прогонах и мауэрлате

Консольные стропила на двух прогонах и мауэрлате

Консольные составные стропила

Стропила на подкосах стянутых схваткой

Калькуляторы сечений стропил

В интернете есть много калькуляторов рассчитывающих сечение стропил. Здесь представлены еще несколько. У человека, зашедшего на сайт, возникает вполне резонный вопрос можно ли доверять этим калькуляторам. Расчет сечения слишком серьезное действие от результата которого зависит надежность крыши. Для снятия всех сомнений на каждой странице с конкретным калькулятором приведены формулы, по которым делается расчет. Вы можете проверить точность этих формул и провести пробный расчет вручную. После которого принять решение о доверии цифрам показываемым калькулятором для вычисления размеров сечений при других условиях работы стропила.

Нагрузки

Нагрузки на крышу собираются в отдельном калькуляторе по правилам, изложенными в СП 20.13330 «Нагрузки и воздействия». Этот калькулятор покажет вам несколько цифр, отличающихся по величине. Выбирайте одну цифру с максимальным значением. Различие в величине нагрузок получается по тому, что учитывается направление ветра и геометрия крыши. Однако вряд ли вам достоверно известно с какой стороны реально будет дуть ветер на вашу крышу. Различие давления на разные участки крыши предполагает, что при меньших нагрузках вам потребуется стропило меньшего сечения, чем при больших нагрузках. На практике это означает что на разных участках крыши вам нужно будет устанавливать стропила разной высоты или толщины, а это влечет за собой сложности в монтаже обрешетки, подстропильных конструкций и кровли. Для унификации размеров стропил и последующего облегчения работ выбирается единственная цифра, показывающая нагрузку — максимальная. Вернее две максимальных цифры — нормативная и расчетная нагрузки. Расчетная нагрузка нужна для определения несущей способности стропила, нормативная для определения его прогиба.

Нагрузки рассчитываются в кПа или в кг/м², то есть действующие на площадь. Для расчета стропила они должны быть переведены в линейные, то есть действующие на продольную ось стропила. Для перевода нагрузки давящей на площадь, в линейную нагрузку, она должна быть умножена на шаг установки стропил (L) — расстояние между осями стропил (м × кг/м² = кг/м). При работе с калькуляторами нужно вносить все параметры в тех единицах, измерения, которые указаны в калькуляторах. Все преобразования и согласования единиц измерения калькулятор сделает сам. При пробном ручном расчете работайте в тех единицах, в которых вам удобнее.

Сопротивление материала стропила

Модуль упругости, расчетное и нормативное сопротивления дерева определяются в отдельных калькуляторах, представленных в виде интерактивных таблиц. Таблицы сделаны по СП 64.13330 «Деревянные конструкции». Они учитывают характеристики дерева, используемого для изготовления стропила, условия работы стропила и предполагаемый срок его службы.

Расчетный пролет

Расчетный пролет зависит от способа опирания стропила на стену. Если это крайние точки, то стропило неравномерно давит на опору. Максимальное напряжение (σ) возникает на обрезе опирания и уменьшается по длине опирания. Его можно изобразить в виде треугольника. Равнодействующая будет располагаться на расстоянии 1/3 от обреза опоры. Таким образом расчетный пролет стропила краями, опертого на две опоры, будет равен пролету в свету плюс по 1/3 длины опирания с каждой стороны.

На промежуточной, или крайней опоре стропила с консольным выпуском, напряжение от равномерной нагрузки распределяется в зависимости от длин пролетов, расположенных по разные стороны от опоры. Равнодействующая напряжения будет находиться в центре опоры если пролеты будут равны или смещена в сторону, если пролеты имеют разную длину.

Пока ширина опор под стропилом неизвестна нахождение равнодействующих затруднено, следовательно, затруднен и расчет реального расчетного пролета. Обычно за расчетный пролет принимается расстояние между осями стен на которое опирается стропило и это вполне оправдано. Выполненный расчет сечения покажет толщину и высоту стропила необходимые по условиям прочности и жесткости. Однако делать стропило вы будете не по этим размерам, а из тех досок, которые есть в продаже. То есть после расчета сечения выбирается доска с размерами, превышающими расчетные. Такое стропило будет обладать большей чем требуется прочностью и жесткостью. Поэтому если мы допустим небольшие погрешности при определении расчетного пролета ничего страшного не произойдет. Обращайте внимание на то, как в калькуляторах нарисованы размерные линии, показывающие пролет и высоту стропил. Их расположение в этих калькуляторах совпадает с расположением в калькуляторах вычисляющих размер стропил целиком. Переключение туда и обратно между двумя видами калькуляторов одни из которых считают сечение на нагрузку, а другие считают геометрию, позволяет оптимизировать размер стропил.

Наклон стропила

Определяется углом наклона крыши к горизонту, высотой установки конькового прогона или безразмерной величиной, характеризующей уклон — отношением высоты к длине пролета.

Порядок расчета сечения стропил

После ввода исходных данных в калькулятор производится расчет сечения стропила. Все формулы указаны на странице с конкретным калькулятором.

1. По расчетной схеме вычисляются:

  • максимальный момент изгиба;
  • максимальный прогиб;
  • максимальное напряжение среза на опоре.

2. Задается толщина или ширина доски из которой будет изготавливаться стропило и вычисляется второй размер. Например, если была задана толщина доски, то калькулятор найдет какой она должна быть ширины достаточной для изготовления прочного стропила. И наоборот, если задали ширину доски калькулятор найдет ее толщину. Обычно стропило делают из доски толщиной 50 мм, этот размер задают чаще всего.

Калькулятор считает сечение по трем параметрам, стропило не должно:

  • сломаться под нагрузкой;
  • быть срезано на опоре;
  • прогнуться больше допустимой величины (1/200 от пролета).

В результате расчета появляются три цифры, удовлетворяющие этим параметром. Калькулятор выберет наибольшее и покажет его вам. Например, вы задали толщину доски для стропила 50 мм. Калькулятор посчитал, что по условию недопущения разрушения стропила высота его сечения должна составить 209 мм. По условию недопущения среза на опоре — 100 мм, а по недопущению прогиба больше 1/200 пролета — 217 мм. Он сравнит эти три цифры и покажет наибольшую — 217 мм. В этом случае из доски размерами 50х217 мм можно изготовить прочное и жесткое стропило. Таким образом вам всегда будут показываться те размеры сечения, которые не допускают разрушения или прогиба стропила.

Стропила делаются из досок, изготовленных на лесопилках. Лесоперерабатывающие предприятия пилят бревна на доски руководствуясь сортаментом пиломатериалов рекомендованных ГОСТ 24454. Калькулятор сравнит расчетные размеры доски с сортаментом и покажет наиболее близкие размеры сечения не меньше расчетных значений.

Глубина опорных вырезов

Калькуляторы рассчитывают сечение стропил принимая их за стержневые элементы, но стропило — это не бестелесный стержень, а материальное тело, имеющее размеры длины, толщины и высоты. Для опирания на прогоны и мауэрлат в стропиле делаются вырезы, обеспечивающие сопряжение стропила с опорами. Глубина каждого выреза должна быть такой, чтобы площадь опирания стропила на опору была достаточной для того, чтобы под весом крыши не произошло разрушение опоры — смятие древесины. Калькулятор рассчитывает минимально допустимые размеры опорных вырезов, при которых смятие не произойдет. Максимальные размеры вырезов определяются из расчета не допускающего срезания стропила на опоре.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector