Phone-trade.ru

Умный дом
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать стропильную систему двухскатной крыши

Как рассчитать стропильную систему двухскатной крыши?

Любой человек за свою жизнь делает множество всевозможных расчетов. Цифры и формулы прочно вошли в нашу жизнь. Без этого сложно выполнить практически любую работу. Например, если вы решили построить дом, то следует высчитать многие параметры, в том числе и сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши. Если здесь совершить ошибку, то кровля может не выдержать нагрузок. А это значит, что и весь дом простоит недолго. А как рассчитать все размеры, сечения и другие параметры стропильной системы двухскатной крыши? Что при этом необходимо учитывать? Давайте разберемся вместе.

Определяемся с видом конструкции стропильной системы двускатной крыши

Подобный вариант крови используется уже давно. За многие столетия люди придумали множество вариантов стропильной системы двухскатной крыши. Каждый из них подходит для определенного случая. Поэтому, прежде чем приступить к расчетам основных параметров крыши, нужно определиться с конструкцией стропильной системы. Самыми распространенными считаются наслонная и висячая. Рассмотрим их поподробнее.

Конструкция наслонных стропил двускатной крыши дома

Наслонные стропила

Если дом большой и имеет дополнительную несущую стену, расположенную строго посередине, то профессиональные строители выберут наслонную стропильную систему. Именно она обеспечит надежность всей конструкции кровли. Здесь стропильные пары кроме мауэрлата дополнительно упираются в осевую несущую стенку.

Подобная система состоит из следующих основных элементов:

  1. Стропильные пары – это основа всей конструкции.
  2. Прогон, он расположен над осевой несущей стеной. Этот элемент предназначен для того, чтобы поддерживать верхние концы стропильных пар.
  3. Стойки, они служат для поддержки прогона. Нижним концом стойки упираются в осевую несущую стену.

Кроме того, в наслонную стропильную систему могут входить и другие элементы. Очень часто всю конструкцию усиливают подстропильной ногой. Верхний ее конец упирается в стропилу (как правило, ближе к коньку), а нижний в осевую несущую стену. Также в конструкции могут присутствовать схватки или ригели. Они необходимы для того, чтобы надежней скрепить стропильные пары.

Висячие стропила

Для небольших домов больше подойдет висячая конструкция. Здесь основная нагрузка ложится на мауэрлат. При идем на стены действует распирающая сила, которая передается от стропильных ног. Со временем такое воздействие может привести к деформациям. Чтобы этого не произошло, в конструкцию вносятся дополнительные элементы, а именно:

  • в первую очередь – это затяжка. Она является неотъемлемой частью стропильного треугольника. Затяжка частично компенсирует распирающую нагрузку. Как правило, ее располагают в нижней части стропильного треугольника. В некоторых конструкциях используется приподнятая затяжка. В этом случае ее располагают чуть выше середины стропильной пары;
  • ригель – это своеобразная разновидность растяжки. Он более короткий и расположен в самом верху стропильного треугольника;
  • бабки – это дополнительная опора. Она может упираться в балку перекрытия или в затяжку расположенную внизу стропильной пары.

Кроме того, могут использоваться и подкосы. Они поддерживают середину стропил, упираясь в затяжку или в основание бабки.

Что учитывается при расчете нагрузок:

  • вес покрытия;
  • сезонные нагрузки – ветровые, снеговые (эти данные можно взять из таблиц СНиП для региона);
  • вес кровельных конструкций;
  • вес самой стропильной системы.
  • суммируем данные, определяем общую нагрузку, добавляем запас;
  • исходя из этой цифры, определяем сечение и шаг стропил, необходимость и количество усиливающих элементов (подкосы, лежни, вертикальные опоры и т.д.);
  • считаем фактическую массу самой стропильной системы и пересчитываем нагрузки с ее учетом;
  • рассчитываем количество пиломатериалов для стропил.

Количество материала для обрешетки зависит от кровельного материала. Для металлопрофильных покрытий требуется шаговая обрешетка и контрбрус (какой толщины и с каким шагом – смотрите в инструкции к вашему покрытию). Для гибкой черепицы дополнительно нужен сплошной настил (водостойкая фанера, OSB).

Простейший пирог состоит из пароизоляции, утеплителя и гидроизоляции. Обе пленки следует считать с учетом нахлестов около 15 сантиметров. Плиты утеплителя помещаются между стропилами, их суммарная площадь будет равна площади крыши.

При расчете покрытия смотрите его технические характеристики. Там указана полезная площадь, т.е. какой метраж фактически покрывает один лист или одна упаковка. Нахлесты уже учтены. Сложности у вас могут возникнуть при обхождении кровельных объектов – окон, труб. Просто вычесть их размеры из общей площади недостаточно. Материал, скорее всего, придется подрезать, желательно при этом минимизировать количество отходов.

Суммарная длина конькового элемента равна длине конька, карнизного – длине карниза и т.д. Фасонные элементы для узлов считаются с учетом нахлестов, эти цифры можно взять из инструкции по монтажу.

Совсем простую крышу – например, односкатку для гаража или бани – можно возвести вообще без проекта, хотя расчет нагрузок и материалов все равно потребуется. Чем сложнее кровля, тем труднее ее проектировать.

Если сомневаетесь в своих силах, обращайтесь к нам. У нас можно сделать проект кровли недорого, заказать ее монтаж полностью или отдельные этапы: возведение стропил, устройство или замену пирога, укладку покрытия, установку кровельных конструкций.

Как рассчитать двускатную стропильную систему?

Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.

Читать еще:  Материал для крыши беседки дешево

Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:

Рассчитываем угол наклона скатов

Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° — это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.

Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.

Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:

Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.

Определяемся с видом стропил

У двускатной крыши их всего два.

Висячие стропила

Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.

Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:

  • Монтажные работы такой крыши довольно просты.
  • Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
  • У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.

А еще висячие стропила не рекомендуются в регионах высокой ветровой нагрузки.

Наслонные стропила

Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.

Распределяем нагрузку стропил

А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.

Вес стропильной системы и кровельного покрытия

Рассчитываем все по таким таблицам:

В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.

Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.

А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.

А узнать ветровую и снеговую нагрузку вашей местности не сложно при помощи таких карт:

Ветровая нагрузка

Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.

Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.

Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.

Читать еще:  Сетка для вентиляции кровли

Снеговая нагрузка

Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.

Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!

Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).

Виды: наслонные и висячие ↑

В зависимости от использованной технологии, которая позволяет распределить и снизить давление на конструкцию здания, различают два вида: наслонную и висячую.

Выбор конкретного варианта определяет конфигурация кровли, размещение опор внутри стропил, длина пролета, климатические особенности региона, тип кровельного покрытия. Но в любом случае главный элемент – это стропильные ноги.

Наслонный вариант ↑

Наслонные стропила предназначены для перекрытия крыш с пролетом до 7 м. Они опираются краями и средней частью либо на венец сруба, либо на верхний ряд кладки стен. При необходимости перекрытия больших пролетов прибегают к промежуточным опорам. При наличии одной опоры пролет можно увеличить до 12 м, а двух – до 15,5 м. Между коньком и фермами необходимо установить с подкосами.

Висячий ↑

В отличие от наслонных, у висячих стропил промежуточные опоры отсутствуют. Этот вид больше подходит для более легких конструкций зданий. Висячие стропила можно с легкостью использовать для длинных пролетов. Достаточную жесткость обеспечивают установленные в подкосы, ригели, прогоны и стойки. Эти дополнительные элементы также предотвращают смещение.

Для пролетов до 8 м достаточно установки затяжек и ригелей в верхней части. При большей величине пролета для поддержки затяжек между фермами дополнительно используют балки с подкосами.

Рассчитать параметры двускатной крыши крыши можно быстро и правильно

Основной этап, предшествующий монтажу – это расчёт двускатной крыши. От того, насколько точно и качественно он выполнен, зависит надежность, безопасность и долговечность всей конструкции. Расчёт включает в себя не только параметры двускатной крыши. Он помогает определить её тип, правильно подобрать сечение конструкций, кровельный материал, составить объективную смету, определить трудозатраты. Такие важные моменты как угол двускатной крыши, расстояние между стропилами и длина стропил двускатной крыши также просчитываются на подготовительном этапе.

Значительно облегчить процесс расчёта способно специальное программное обеспечение. Заводя в компьютер начальные данные, в итоге пользователь получает все необходимые параметры для возведения кровли. Большим преимуществом использования интеллектуального софта является возможность менять данные и сравнивать полученные результаты, добиваясь оптимального варианта. Пользователь сразу видит возможности для экономии, альтернативные решения или наоборот, программа предупредит о невозможности использования каких-либо материалов. Современные технологии способны не только облегчить расчет, но и улучшить сам результат строительства.

Особенности чертежей двухскатной крыши

Для того чтобы получить общую высоту конструкции, необходимо сложить высоту стен, мауэрлата, стропильной системы, обрешетки, контробрешетки и кровельного материала.

Количество кровли

Количество материала для кровли вычисляется очень просто, учитывая, что все параметры для расчетов были получены в процессе.

Рассматривая вычисления на том же примере, следует вычислить общую площадь крыши.

После этого можно узнать количество листов металлочерепицы (в данном примере), которые потребуется закупить для строительства.

Для этого необходимо получившееся значение площади крыши разделить на площадь одного листа металлочерепицы.

Как рассчитать площадь двускатной крыши:

  • Длина крыши в данном примере равна 10м. Чтобы узнать такой параметр, необходимо замерить длину конька;
  • Длина стропила была вычислена и равняется 3,6м (+0,5-0,7м.) ;
  • Исходя из этого, площадь одного ската будет равна – 41 м 2 . Общее значение площади – 82 м 2 , т.е. площадь одного ската, умноженная на 2.

Важно: не забывать про припуски для козырьков крыши в 0,5-0,7 м.

Расчёт наслонной стропильной ноги

Между стропильными ногами допускается шаг 1,0–1,5 м. Сечение их определяется по расчёту, исходя из прочности, а также жёсткости конструкции. Для этого определяется расчётная постоянная нагрузка на стропилу, включающая в себя расчет постоянных нагрузок на один погонный метр кровли и снеговую нагрузку.

Схема распредеения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q н — нормальная нагрузка

Исходными данными для расчета принимаются:

  • шаг установки стропильных ног;
  • угол наклона кровли;
  • ширина и высота крыши.
Читать еще:  Как стелить профнастил на крышу своими руками

Выбор параметров, а также подбор большинства коэффициентов зависит от материала кровельного покрытия и подробного состава кровельного пирога.

Для наклонных кровель постоянные нагрузки рассчитываются по формуле:

Стропильная нога рассчитывается также на жёсткость (прогиб). Здесь используется нормативная нагрузка:

  • α — угол наклона кровли;
  • n, nc — коэффициенты надёжности для нагрузок от снега — 1,4, нагрузок от крыши — 1,1;
  • g — вес 1 м 2 , который воспринимает стропильная нога (кровля, обрешётка, стропила);
  • S — нормативная снеговая нагрузка;
  • а — шаг стропильных ног (по оси).

  • Sg — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
  • се — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
  • ct — термический коэффициент.

Коэффициенты се и ct принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2011 раздел 10 «Снеговые нагрузки» в соответствии с 10.5 и 10.6. Для частного дома со скатной крышей с уклоном кровли свыше 20° коэффициенты се и сt равны единице, следовательно, формула снегового покрова:

µ — коэффициент, который зависит от угла наклона крыши и определяется согласно приложению «Г» СП 20.13330.2011:

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М 2 — для сосны и ели;

  • mи равен 1,0 — для сечений высотой до 15 см и 1,15 — для сечений высотой более 15 см.
  • В индивидуальном порядке рассчитывается момент сопротивления и момент инерции для материала стропил. По полученным данным подбирается требуемый размер конструктивных элементов стропил.

    Предложенный расчёт является примерным и требует дополнения в виде предельно допустимой длины опорных элементов, расстановки распорных или подпорных балок и стоек.

    Пример № 1

    Рассмотрим черепичную керамическую кровлю на двухскатной крыше в районе Москвы (III климатический район).

    Угол наклона 27°; cos α = 0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

    Вес крыши на 1 м 2 :

    • вес кровли — 45 кг;
    • обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
    • вес стропильной ноги — 10 кг.

    Итого: gн = 62 кг/м 2

    Расчётная нагрузка на один метр погонный:

    • q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 260 кг/м.

    Нормальная нагрузка на один метр погонный:

    • qн = (62 х 0,89 + 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 201 кг/м
    • М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,60 х 440 2 = 62 920 кг∙см

    Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 201 кг.

    По специально разработанным таблицам можно определить диаметр бревна для стропил.

    Диаметр бревна (см) в зависимости от W и J (для брёвен, стёсанных на один кант).

    Условные обозначения13141516171819
    J1359182824093118397449956201
    W211263324393471559658

    Согласно приведённой таблице определяем диаметр бревна — 18 см.

    Пример № 2

    Возьмём все данные от предыдущего примера, но для кровли из ондулина. Необходимо рассчитать сечение стропильной ноги из бруса.

    Угол наклона 27°; cos α =0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

    Вес крыши на 1 м 2 :

    • вес кровли из ондулина — 3,4 кг;
    • обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
    • вес стропильной ноги — 10 кг.

    Итого: gн = 20,4 кг/м 2

    Расчётная нагрузка на один метр погонный:

    • q = (1,1 х 20,4 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 207,6 кг/м.

    Нормальная нагрузка на один метр погонный:

    • qн = (20,4 х 0,89 + 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 153,3 кг/м
    • М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,08 х 440 2 = 50 336 кг∙см

    Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 153,3 кг.

    Принимаем брус высотой 15см. Для бруса высотой более 14 см Rи = 150 кг/см 2 . Поэтому:

    По таблице определяем размер сечения бруса для стропил.

    Ширина (b) и высота (h) бруса в зависимости от W и J.

    Условные обозначения

    Принимаем для стропильной ноги брус сечением 10х15 см.

    Приведённые формулы можно использовать для расчёта других покрытий крыши. При этом рассчитывается нагрузка на стропильную ногу исходя их выбранного варианта. В формулах могут меняться:

    • длина стропил;
    • шаг стропил;
    • угол уклона крыши;
    • снеговая нагрузка, которую подбирают согласно региону строительства;
    • вес обрешётки.

    Сопряжение стропильных ног между собой и прогоном должно быть надёжным. Это обеспечивает отсутствие разрушающего распора на стены здания. Деревянные конструкции необходимо время от времени осматривать, поэтому при сооружении наслонных стропил расстояние от отметки верха чердачного перекрытия до нижней отметки мауэрлата принимается не менее 400 мм.

    Двускатные крыши и сегодня являются традицией частного домостроения. Правильное устройство крыши — это прочный, долговечный и красивый дом.

    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector