Расчет деревянных стропил крыши

Расчет деревянных стропил крыши

Чтобы рассчитать не только количество, но и прочность деревянных стропил для крыши воспользуйтесь данным калькулятором.

Для того чтобы провести расчет необходимо ввести параметры в определенные ячейки, которые находятся в окошке слева «Исходные данные», и соответственно получить результат в окошке «Результат» справа.

Для определения условий эксплуатации стропил, вам нужно ввести такие значения как: длина и высота стропил, шаг, и срок службы стропил.

Определить характеристики стропилин вам поможет расчет с введением таких параметров: материал, ширина и высота стропилины, а также сорт древесины и пропитка.

Нагрузка на стропилины рассчитывается по таким параметрам: нормативная нагрузка, расчетная нагрузка, и коэффициент.

Если у вас какой-то параметр идет дробным числом, не бойтесь его вводить, формула запрограммированная под расчет с легкостью и точностью рассчитает все необходимое.

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.

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.

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Основу любой конструкции крыши составляют стропила – именно на них впадают основные нагрузки при эксплуатации. Вполне разумно предполагать, что расчет стропильных ног является ключевым моментом при проектировании всей системы.

Читайте также  Окно на мансарде

Калькулятор расчета длины стропильных ног

А одним из ключевых параметров в этом вопросе становится длина стропильной ноги – от нее зависят в дальнейшем расчет сечения пиломатериала, установка дополнительных опорных элементов и другие особенности конструкции. Чтобы быстро и точно определиться с этим линейным параметром, можно использовать предлагаемый калькулятор расчета длины стропильных ног.

Цены на крепления для стропил

Калькулятор располагает определенной универсальностью – подходит для различных типов крыш. Необходимые пояснения будут приведены ниже.

Калькулятор расчета длины стропильных ног

Как проводится расчет?

В основу расчетов положена всем известная теорема Пифагора, позволяющая найти длину гипотенузы по известным значениям катетов.

  • Одним из катетов выступает во всех случаях высота конька (конькового узла для шатровой крыши или превышение одного края крыши – для односкатной системы). Калькулятор для расчета высоты конька – по ссылке.
  • Второй же катет зависит от типа стропильной системы. Это хорошо показано на расположенной ниже иллюстрации.

Расположение стропильных ног в различных типах крыш

1 – односкатная крыша.

2 – простая двускатная крыша.

3 – вальмовая крыша.

4 – шатровая крыша.

Все эти зависимости учтены в программе калькулятора – необходимо лишь выбрать направление расчета.

Кроме того, калькулятор позволяет вычислить для вальмовой и шатровой крыши длину как основных, так и самых длинных – накосных стропильных ног. При этом имеется в виду, что эти системы имеют «классический» тип – шатровая крыша возведена над квадратным зданием, а вальмовая — имеет одинаковые углы крутизны на боковых и вальмовых скатах.

Рассчитанная длина – от конька до мауэрлата. Если требуется за счет стропил создать еще и карнизный свес кровли, то потребуется удлинение ног или их наращивание кобылками. Определить размер этого удлинения поможет другой калькулятор расчета – по ссылке.

Чем привлекает и как устроена вальмовая крыша?

Этот тип крыши обладает и интересным внешним видом, и эксплуатационной надежностью. Об особенностях стропильной системы вальмовой крыши подробно рассказывается в специальной статье портала.

Подходящие для проведения вычислений формы крыш

В программе, используемой для определения длины стропил, можно указать несколько типов крыш. Самый простой вариант – это создание односкатной конструкции. Однако в связи с низкими эстетическими характеристиками и невозможностью устройства под ней чердачного помещения такой вариант используют преимущественно при возведении хозяйственных построек.

Двускатные крыши более популярны. При возведении строений частного сектора они могут быть актуальны. У них имеется два равнозначных ската, сходящихся непосредственно в одной линии. Благодаря простой технологии возведения, работы не занимают много времени.

Основной фигурой является треугольник

Калькулятор позволит произвести вычисления даже для вальмовых и шатровых крыш, имеющих четыре ската. Их в основном делают для снижения ветровой нагрузки. Внутри конструкций можно устраивать дополнительное помещение, но из-за обтекаемой формы его размеры будут не слишком велики.

Требования предъявляемые к стропильной системе.

Жесткость. Одно из самых важных свойств, которыми должна обладать стропильная система – жёсткость. Это прежде всего значит, что каждая её деталь и места соединений не должны подвергаться деформации ни при усилии сдвига, ни при усилии распора. Рамы (фермы), которые крепятся параллельно друг другу, имеют форму треугольника. Именно эта фигура служит основой всей конструкции. Именно поэтому так важна их жёсткая фиксация, чтобы обеспечить необходимую устойчивость крыши.

Небольшой вес. Чаще всего систему стропил делают из дерева, ведь крыша не должна быть тяжёлой. Исключением является лишь ситуация, когда вес кровли довольно большой. Тогда несущую основу изготавливают из металлических материалов или из хвойного дерева, которое должно быть не ниже первого сорта, и влажностью не более 18 процентов. Два необходимых условия – это использование антисептической обработки и антипиренов, что служит защитой от огня. При выполнении этих условий узлы крепления стропильной системы кровли будут более крепкими и надёжными.

Определение угла наклона скатов

На данном этапе можно обойтись без формул, поскольку покатость крыши зависит от того, какой кровельный материал будет на нее настелен. То есть существуют определенные диапазоны углов наклона крыши, допустимые для жесткого или мягкого покрытия, тяжелого или легкого. Также играет роль климатический фактор – чем больше осадков выпадает за год в вашей местности, тем круче должен быть угол скатов, в идеале – в пределах от 45 до 60 градусов. И, напротив, там, где сильные ветры, нужно сделать уклон как можно меньше.

Если вы планируете укладывать на обрешетку профнастил, то с учетом сравнительно небольшого веса материала, максимальный угол стропил можно сделать до 35 градусов. Что касается минимального наклона, нежелательно делать его меньше 12°. Для металлочерепицы максимальный угол крутизны скатов соответствует 27°. Минимальная крутизна поверхности для шифера не должна быть больше 22°. Мягкую кровлю можно уложить с наклоном от 6° до 15°. Лучше всего зависимость углов скатов от материала и соответствие градусов процентам определять по таблицам.

Таблица выбора материала по углу уклона кровли

Минимальный уклон крыши

в соотношении высоты ската к заложению (формула i = H:L)

Таблица соотношения градусов и процентов

Следует помнить, что с увеличением угла наклона кровли становится больше и ее площадь, а значит, материалов для укладки на обрешетку понадобится больше.

Стропильная система

Элементы стропильной системы опираются на несущую конструкцию стены, которая создает нагрузку на фундамент строительного сооружения. Выбор стропильной системы обусловлен типом кровли.

Как правило, конструкция стропил не видна на общем фоне устройства кровли. Однако, не стоит отрицать ее важность, так как именно качественный каркас придает всей конструкции крыши устойчивость и прочность. Причем качество стропильной системы должно оставаться неизменным, несмотря на тип кровельного покрытия (черепица на кровле или оцинкованное железо, еврошифер или рулонные материалы).

В любом случае расчет размеров материалов для устройства стропильной системы должен обеспечивать механическую прочность конструкции.

В критерии расчета должно входить:

  • Тип материала;
  • Конструкция кровли;
  • Целесообразность и экономичность строительства.

Расчет стропильной системы производится на стадии проектирования крыши.

Он включает следующие позиции:

  • Расчет сечения брусков для стропил;
  • Расчет шага стропил
  • Расчет пролетов;
  • Разработку системы укладки стропил (стропильная ферма и конструкция);
  • Анализ прочности несущих конструкций сооружения;
  • Расчет применения дополнительных элементов (по необходимости – раскосы и затяжки).

Внимание. При строительстве типового проекта можно воспользоваться стандартными расчетами, указанными в строительных нормах.
Для индивидуального строительства к этому вопросу необходимо подходить особо, учитывая условия строительства и конфигурацию сооружения.

Стропильная система мансардной крыши

Большинство частных домов имеет эксплуатируемое подкровельное пространство, называемое мансардой. Такая конструкция отличается увеличенной высотой ската, что вызвано необходимостью создания жилого помещения удобной высоты. Как правило, скаты мансардной крыши ломаные, имеющие изменяющийся угол уклона. Для их установки применяют двойную стропильную систему.

Крутизна нижних полускатов мансардной крыши значительно превышает наклон верхних их продолжений. Плоскостная нагрузка, воспринимаемая ими, не велика. Благодаря этому стропила в нижней части могут устанавливаться с максимальным шагом. Верхние коньковые скаты рекомендуется монтировать с уменьшенным промежутком друг от друга.

Читайте также  Как сделать фронтон из досок

Площадь крыши

Все ров, помогут опередить требуемые объемы материала покрытия кровли. Для этого нужно рассчитать площадь крыши: S=C*D, где С – длина уклона, а D – ширина уклона. Но перед тем, как рассчитать площадь кровли двухскатной крыши по формуле, следует определить С. Точные расчеты позволят учесть все технологические нюансы, обусловят простоту монтажа и надежную защиту дома.

Компания RUFLEX проводит распродажу гибкой черепицы,ендовых и подкладочных ковров из прежних коллекций

141400,МО,г. Химки,Транспортный проезд,владение 5.