Расчет деревянных конструкций кровли. Расчёт стропильной системы. Определение угла наклона

Прежде чем приступать к строительству крыши, конечно желательно, чтобы её была рассчитана на прочность. Сразу после опубликования прошлой статьи « «, мне на почту стали приходить вопросы, касающиеся выбора сечения стропил и балок перекрытия.

Да, разобраться в этом вопросе на просторах нашего всеми любимого интернета действительно довольно не просто. Информации на эту тему очень много, но она как всегда настолько разрознена и иногда даже противоречива, что неопытному человеку, который в своей жизни возможно даже и не сталкивался с таким предметом как «Сопромат» (повезло же кому-то), легко запутаться в этих дебрях.

Я, в свою очередь, попробую сейчас составить пошаговый алгоритм, который поможет Вам самостоятельно рассчитать стропильную систему своей будущей крыши и наконец избавиться от постоянных сомнений — а вдруг не выдержит, а вдруг развалится. Сразу скажу, что углубляться в термины и различные формулы я не буду. Ну зачем? На свете столько полезных и интересных вещей, которыми можно забить себе голову. Нам ведь нужно просто построить крышу и забыть про неё.

Весь расчёт будет описан на примере двухскатной крыши, о которой я писал в

Итак, Шаг № 1:

Определяем снеговую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта снеговых нагрузок РФ. Чтобы увеличить картинку, кликните на ней мышкой. Ниже я дам ссылку, по которой её можно будет скачать себе на компьютер.

По этой карте определяем номер снегового региона, в котором мы строим дом и из нижеследующей таблицы выбираем соответствующую этому региону снеговую нагрузку (S, кг/м²):

Если Ваш город находится на границе регионов, выбирайте большее значение нагрузки. Корректировать полученную цифру в зависимости от угла наклона скатов нашей крыши не нужно. Программа, которой мы будем пользоваться сделает это сама.

Допустим в нашем примере мы строим дом в Подмосковье. Москва находится в 3 снеговом регионе. Нагрузка для него составляет 180 кг/м².

Шаг №2:

Определяем ветровую нагрузку на крышу. Для этого нам понадобится карта ветровых нагрузок РФ. Её также можно будет скачать по ссылке ниже.

По этой карте также выбираем соответствующий номер региона и определяем для него значение ветровой нагрузки (значения показаны в левом нижнем углу):

Здесь столбец А - открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры; столбец В - городские территории, лесные массивы и др. местности равномерно покрытые препятствиями. Нужно учесть, что в некоторых случаях тип местности может различаться в разных направлениях (например, дом стоит на окраине населённого пункта). Тогда выбираем значения из столбца «А».

Снова вернёмся к нашему примеру. Москва находится в I-м ветровом регионе. Высота нашего дома 6,5 метров. Предположим, что строится он в населённом пункте. Таким образом принимаем значение поправочного коэффициента k=0,65. Т.е. ветровая нагрузка в данном случае будет равна: 32х0,65=21 кг/м².

Шаг №3:

Необходимо скачать себе на компьютер расчётную программу выполненную в виде таблицы Exel. Далее работать мы будем в ней. Вот ссылка для скачивания: « . Также здесь находятся карты снеговых и ветровых нагрузок РФ.

Итак, скачиваем и распаковываем архив. Открываем файл «Расчёт стропильной системы», при этом мы попадаем в первое окно — «Нагрузки»:

Здесь нам нужно поменять некоторые значения в ячейках залитых голубым цветом. Весь расчёт производится автоматически. Давайте продолжим рассматривать наш пример:

В табличке «Исходные данные» меняем угол наклона на 36° (какой у Вас будет угол, такой и пишите, ну это я думаю всем понятно);

Меняем шаг стропил, на тот который мы выбрали. В нашем случае это 0,6 метров;

Нагр. кровли (нагрузка от собственного веса кровельного материала) — это значение выбираем из таблицы:

Для нашего примера выбираем металлочерепицу с весом 5 кг/м².

Снег. район — сюда мы вписываем сумму значений снеговой и ветровой нагрузок, которые мы получили ранее, т.е. 180+21=201 кг/м²;

Утепление (манс.) — это значение оставляем без изменений, если мы будем закладывать утеплитель между стропилами. Если же мы делаем холодный чердак без утеплителя — меняем значение на 0;

В табличку «Обрешётка» вписываем необходимые размеры обрешётки. В нашем случае для металлочерепицы мы поменяем шаг обрешётки на 0,35 м и ширину — на 10 см. Высоту оставляем без изменений.

Все остальные нагрузки (от собственного веса стропил и обрешётки) учитываются программой автоматически. Теперь смотрим, что у нас получилось:

Мы видим надпись «Несущая способность обрешётки обеспечена!» Больше в этом окне мы ничего не трогаем, даже ни к чему понимать, что за цифры стоят в других ячейках. Если, например, мы выберем другой шаг стропил (по больше), может получиться, что несущая способность обрешётки будет не обеспечена. Тогда надо будет подбирать другие размеры обрешётки, например, увеличивать её ширину и т.п. В общем думаю Вы разберётесь.

Шаг №4:

Строп.1 » и переходим в окно расчёта стропил с двумя точками опоры. Здесь все внесённые нами ранее входящие данные уже подставлены программой автоматически (так будет и во всех других окнах).

В нашем примере из статьи «Двухскатная крыша дома своими руками» стропила имеют три точки опоры. Но давайте представим, что промежуточных стоек нет и произведём расчёт:

Меняем на схеме стропила длину его горизонтальной проекции (ячейка залита голубым цветом). В нашем примере она равна 4,4 метра.

В табличке «Расчёт стропил» меняем значение толщины стропила В (заданное) на выбранное нами. Мы ставим 5 см. Это значение обязательно должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.);

Теперь в строку «Принимаем Н » нам нужно внести выбранную ширину стропила в сантиметрах. Она обязательно должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.) » и «Нтр.,(прогиб) «. При соблюдении этого условия, все надписи в низу под схемой стропил будут иметь вид «Условие выполнено». В строчке «Н, (по сорт-ту) » указано значение, которое нам предлагает выбрать сама программа. Мы можем взять эту цифру, а можем взять другую. Обычно выбираем сечения имеющиеся в наличии в магазине.

Итак, что у нас получилось показано на рисунке:

В нашем примере для соблюдения всех условий прочности необходимо выбрать стропила с сечением 5х20 см. Но схема крыши показанная мной в прошлой статье имеет стропила с тремя точками опоры. Поэтому для её расчёта переходим к следующему шагу.

Шаг №5:

Нажимаем внизу рабочего экрана на вкладку «Строп.2 » либо «Строп. 3″ . При этом открывается окно расчёта стропил имеющих 3 точки опоры. Выбор нужной нам вкладки производим в зависимости от места расположения средней опоры (стойки). Если она расположена правее середины стропила, т.е. L/L1<2, то пользуемся вкладкой «Строп.2″ . Если стойка расположена левее середины стропила, т.е. L/L1>2, то пользуемся вкладкой «Строп.3″ . Если стойка ровно по середине, можете использовать любую вкладку, результаты будут одинаковые.

На схеме стропил переправляем размеры в ячейках залитых голубым цветом (кроме Ru);

По тому же принципу, что был описан выше, выбираем размеры сечения стропил. Для нашего примера, я принял размеры 5х15 см. Хотя можно было и 5х10 см. Просто привык уже работать с такими досками, да и запас прочности будет побольше.

Теперь важно: с полученного при расчёте рисунка нам нужно будет выписать значение вертикальной нагрузки, действующей на стойку (в нашем примере (см. рис. выше) она равна 343,40 кг) и изгибающего момента действующего на стойку (Моп.=78,57 кгхм). Эти цифры будут нужны нам далее при расчёте стоек и балок перекрытия.

Далее, если вы перейдёте во вкладку «Арка «, откроется окно расчёта стропильной системы представляющей собой коньковую арку (два стропила и затяжка). Я её рассматривать не буду, для нашей крыши она не подойдёт. Слишком у нас большой пролёт между опорами и маленький угол наклона скатов. Там получатся стропила сечением порядка 10х25 см, что для нас конечно непреемлемо. Для более маленьких пролётов такую схему использовать можно. Уверен, кто понял то, о чём я писал выше, тот сам разберётся и с этим расчётом. Если всё же появятся вопросы, пишите в комментариях. А мы переходим к следующему шагу.

Шаг №6:

Переходим на вкладку «Стойка». Ну здесь всё просто.

Определённые нами ранее значения вертикальной нагрузки на стойку и изгибающего момента вносим на рисунке соответственно в ячейки «N=» и «М=». Они у нас были записаны в килограммах, мы вписываем их в тоннах, при этом значения автоматически округляются;

Также на рисунке меняем высоту стойки (в нашем примере это 167 см) и ставим размеры выбранного нами сечения. Я выбрал доску 5х15 см. Внизу в центре видим надписи «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. обеспечено». Значит всё впорядке. Коэффициенты запаса «Кз» очень большие, поэтому можно смело уменьшать сечение стоек. Но мы оставим как есть. Результат расчёта на рисунке:

Шаг №7:

Переходим на вкладку «Балка «. На балки перекрытия действуют одновременно распределённая нагрузка и сосредоточенная. Нам нужно учесть обе. В нашем примере балки одинакового сечения перекрывают пролёты разной ширины. Мы конечно же производим расчёт для более широкого пролёта:

— в табличке «Распределённая нагрузка» указываем шаг и пролёт балок (мы из примера берём 0,6 м и 4 м соответственно);

— принимаем значения Нагр.(норм.)=350 кг/м² и Нагр.(расч.)=450 кг/м². Значения этих нагрузок в соответствии со СНиПом усреднены и взяты с хорошим запасом прочности. В них включена нагрузка от собственного веса перекрытий и эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);

— в строку «В, заданная » вписываем выбранную нами ширину сечения балок (в нашем примере это 10 см);

В строчках «Н, прочность » и «Н, прогиб » будут указаны минимально возможные высоты сечения балок при которых она не сломается и прогиб её будет допустимым. Нас интересует большая из этих цифр. Высоту сечения балки мы принимаем исходя из неё. В нашем примере подойдёт балка сечением 10х20 см:

Итак, если бы у нас не было стоек опирающихся на балки перекрытия, расчёт на этом был бы закончен. Но стойки в нашем примере есть. Они то и создают сосредоточенную нагрузку, поэтому продолжаем заполнять таблички «» и «Распред.+сосредоточ. «:

В обе таблички вносим размеры наших пролётов (тут думаю всё понятно);

В табличке «» меняем значения Нагр.(норм.) и Нагр.(расч.) на цифру которую мы получили выше при расчёте стропил с тремя точками опоры — это вертикальная нагрузка на стойку (в нашем примере 343,40 кг);

В обе таблички вписываем принятую ширину сечения балки (10 см);

Высоту сечения балки определяем по табличке «Распред.+сосредоточ .» . Снова ориентируемся на большее значение. Для нашей крыши принимаем 20 см (см. рис. выше).

На этом расчёт стропильной системы закончен.

Чуть не забыл сказать: используемая нами расчётная программа применима для стропильных систем сделанных из сосны (кроме веймутовой), ели, лиственницы европейской и японской. Вся используемая древесина 2-го сорта. При использовании другой древесины, в программу нужно будет внести некоторые изменения. Так как другие породы дерева в нашей стране используются редко, я сейчас не буду расписывать, что нужно изменять.

Мало кому придется объяснять, какую важную роль играет крыша дома. Крыша должна не только защищать загородный дом от неблагоприятных природных явлений, но и играть одну из определяющих ролей в комплексном эстетическом восприятии здания. Форма, цвет, пропорции - все это будет влиять на экстерьер дома. А от того, на сколько грамотно была спроектирована стропильная система (скелет будущей крыши), будет зависеть ее прочность, практичность и стоимость.

Многие профессиональные архитекторы предпочитают проектировать дома в программе Автокад, но когда они доходят до проектирования стропильной системы, то их жизнь превращается в постоянный кошмар, особенно, если клиент постоянно вносит какие-то изменения и уточнения.

Многие строители малоэтажных домов предпочитают общаться со своими клиентами без посредников, но когда речь заходит о том, как будет выглядеть крыша будущего коттеджа, заказчик начинает нервничать, т.к. у него не получается представить свой дом полностью, а специалист по строительству разводит руками, т.к. у него не хватает ни времени, ни желания тратить кучу сил, чтобы разобраться с профессиональным софтом для проектирования и визуализации домов (такими как: Автокад, Архикад , 3D Max, К3-Коттедж и т.п.). Но выход есть - это программа Аркон. Этот продукт уже хорошо зарекомендовал себя на российском рынке. Программа особенно хороша для эскизного проектирования загородных домов и частности в ней есть функции для быстрого и эффективного проектирования крыш и стропильных систем. Программу Аркон успешно применяют и архитекторы, и строители, и даже частные пользователи для проектирования небольших домов.

Как же работает программа Аркон? Программа дает пользователю возможность выбрать нужный тип крыши, а потом внести необходимые уточнения в конструкцию, т.е. рисовать стропильную систему с нуля не надо! В частности представлены следующие типы крыши: свободная форма, односкатная крыша, двухскатная крыша, вальмовая крыша, полувальмовая крыша, мансардная крыша с фронтоном, мансардно-вальмовая крыша, сферическая крыша, двухскатная крыша с рейкой крепления, плоская крыша. Также возможны различные комбинации типов крыш. Помимо стандартных типов вы сами можете сконструировать ту крышу, которая подходит именно вам.

Программа ArCon дает возможность самостоятельно выбирать режим ввода крыши. Можно воспользоваться функцией Установка крыши и в соответствующем диалоговом окне задать основные параметры будущей крыши и сохранить их в качестве стандартных.

Либо воспользоваться окном Редактор крыши и внести все необходимые параметры.

С помощью Редактора крыши можно модифицировать типовую форму крыши. Для этого для отдельных скатов крыши вносятся индивидуальные значения. Например, можно устанавливать фронтоны, высоту водосточных желобов, изменять наклоны крыши и т.д.

Щелкнув по кнопке Просмотр , вы сразу увидите результаты ваших изменений, что, согласитесь, очень удобно, особенно при проектировании сложных крыш.

Щелкнув по кнопке Инфо , вы получите окно Информация о крыше . В нем выдаются все длины и площади деревянной конструкции актуального этажа отдельно от основной крыши и слуховых окон. На основе этих значений составляются расходы и сметы. Все выводимые значения рассчитываются автоматически на основе спроектированной трехмерной модели крыши, т.е. исключается возможность ошибки при вычислениях.

Мало кому придется объяснять, какую важную роль играет крыша дома. Крыша должна не только защищать загородный дом от неблагоприятных природных явлений, но и играть одну из определяющих ролей в комплексном эстетическом восприятии здания. Форма, цвет, пропорции - все это будет влиять на экстерьер дома. А от того, на сколько грамотно была спроектирована стропильная система (скелет будущей крыши), будет зависеть ее прочность, практичность и стоимость.

Многие профессиональные архитекторы предпочитают проектировать дома в программе Автокад, но когда они доходят до проектирования стропильной системы , то их жизнь превращается в постоянный кошмар, особенно, если клиент постоянно вносит какие-то изменения и уточнения.

Многие строители малоэтажных домов предпочитают общаться со своими клиентами без посредников, но когда речь заходит о том, как будет выглядеть крыша будущего коттеджа, заказчик начинает нервничать, т.к. у него не получается представить свой дом полностью, а специалист по строительству разводит руками, т.к. у него не хватает ни времени, ни желания тратить кучу сил, чтобы разобраться с профессиональным софтом для проектирования и визуализации домов (такими как: Автокад, Архикад, 3D Max, К3-Коттедж и т.п.). Но выход есть - это программа Аркон. Этот продукт уже хорошо зарекомендовал себя на российском рынке. Программа особенно хороша для эскизного проектирования загородных домов и частности в ней есть функции для быстрого и эффективного проектирования крыш и стропильных систем. Программу Аркон успешно применяют и архитекторы, и строители, и даже частные пользователи для проектирования небольших домов.

Как же работает программа Аркон? Программа дает пользователю возможность выбрать нужный тип крыши, а потом внести необходимые уточнения в конструкцию, т.е. рисовать стропильную систему с нуля не надо! В частности представлены следующие типы крыши: свободная форма, односкатная крыша , двухскатная крыша, вальмовая крыша , полувальмовая крыша, мансардная крыша с фронтоном, мансардно-вальмовая крыша, сферическая крыша, двухскатная крыша с рейкой крепления, плоская крыша. Также возможны различные комбинации типов крыш. Помимо стандартных типов вы сами можете сконструировать ту крышу, которая подходит именно вам.

Программа ArCon дает возможность самостоятельно выбирать режим ввода крыши. Можно воспользоваться функцией Установка крыши и в соответствующем диалоговом окне задать основные параметры будущей крыши и сохранить их в качестве стандартных.

Либо воспользоваться окном Редактор крыши и внести все необходимые параметры.

С помощью Редактора крыши можно модифицировать типовую форму крыши. Для этого для отдельных скатов крыши вносятся индивидуальные значения. Например, можно устанавливать фронтоны, высоту водосточных желобов, изменять наклоны крыши и т.д.

Щелкнув по кнопке Просмотр , вы сразу увидите результаты ваших изменений, что, согласитесь, очень удобно, особенно при проектировании сложных крыш.

Щелкнув по кнопке Инфо , вы получите окно Информация о крыше . В нем выдаются все длины и площади деревянной конструкции актуального этажа отдельно от основной крыши и слуховых окон. На основе этих значений составляются расходы и сметы. Все выводимые значения рассчитываются автоматически на основе спроектированной трехмерной модели крыши, т.е. исключается возможность ошибки при вычислениях.

Размещено 07.04.2017

Создание проекта и расчёт стропильной конструкции – задача далеко не из простых. Человек без минимального опыта и знаний вряд ли самостоятельно справится с данным вопросом. В первую очередь вся сложность расчётов заключена в большом количестве определённых факторов, влияющих на конструкцию крыши – это и нагрузка от снега и ветра, и общий вес кровли, и многое другое.

Поэтому если человек не уверен в своих возможностях, то целесообразно обратиться к специалистам либо воспользоваться компьютерными программами, облегчающими процедуру расчётов. Ведь ни для кого не секрет что от правильного сооружения крыши, будет зависеть дальнейший комфорт всех обитателей дома.

Чаще всего стропильная система сооружается при возведении частных домов. Основой большинства таких конструкций для кровли, является система из деревянных балок по форме повторяющая треугольник.

Именно такая форма крыши считается максимально жёсткой и прочной, а полученное пространство между кровлей и потолком образует чердачное помещение, которое очень часто используется как мансарда или склад для старых вещей. Также изменив форму стропильной системы вместо чердака можно получить ещё одно помещение, используемое как кабинет или дополнительная жилая комната.

Факторы, которые нужно учесть при расчёте

Прежде чем непосредственно перейти к расчётам стропильной конструкции, необходимо определить какие нагрузки и с какой интенсивностью будут действовать на неё, в зависимости от климатических особенностей региона и времени года в месте возведения дома. При этом основные природные факторы, воздействующие на кровлю можно классифицировать по следующим параметрам:

1. Постоянная нагрузка на стропила. К данной категории можно отнести все внешние воздействия на стропила, имеющие постоянную величину – это масса кровли, гидроизоляции, обрешётки, утеплителя и прочих конструктивных систем в зависимости от того какой вид крыши использовался, односкатный или двускатный, то есть все элементы, создающие постоянную нагрузку с фиксированной массой.

2. Нагрузки с переменной величиной воздействия на стропила. К данному виду можно зачислить внешние факторы, обусловленные климатическими особенностями: дождь, гололёд, снегопад, интенсивность и порывы ветра и много другого.

3. Специфические нагрузки – погодные и природные факторы с максимальной интенсивностью. Этот параметр особо актуален в местах с высокой сейсмической активностью, сильными штормовыми ветрами, смерчами и ураганами.

Сложность проведения расчётов стропильной системы состоит в том, что большинству новичков строительного дела очень сложно не упустить один из множества вышеперечисленных типов нагрузок, одновременно воздействующих на кровлю здания. Это ещё обусловлено и тем, что при расчётах нужно принимать во внимание прочность и массу самих стропильных ног и метод их монтажа и крепления между собой. Хотя данные параметры и являются второстепенными, но не менее важными и упустить их при расчёте будет непростительно.

Поэтому в помощь строителям-новичкам была разработана специальная программа для расчета конструкций, хотя можно воспользоваться и стандартными формулами, все зависит от предпочтений человека проводящего ремонтные работы . При этом очень часто именно ручной расчёт и анализ помогает разобраться во всех особенностях конструкции стропил.

Как рассчитывается постоянная нагрузка на стропильную систему?

Чтобы правильно определить длину бруса для стропил и данных, на которых в дальнейшем будут строиться основные расчёты в первую очередь нужно вычислить общую массу кровельного «пирога».

Для получения окончательных результатов, необходимо рассчитать массу одного квадратного метра отдельно взятого слоя крыши. При этом нужно ориентироваться на то, что среднестатистическая кровля состоит из следующих конструктивных элементов :

Обрешётка, которая состоит из небольших деревянных брусков либо досок, толщиной 25 мм. При этом средний вес метра квадратного стандартной обрешётки колеблется в пределах 15 кг.

Слой теплоизоляционного материала.

Гидроизоляция крыши.

Материал, используемый в качестве основного кровельного покрытия.

При расчёте общей массы постоянной нагрузки, итоговый результат, по советам профессиональных строителей необходимо увеличить на 10%, что даст возможность сделать необходимый запас прочности будущей стропильной системы.

Также по рекомендациям профессионалов материал кровельного «пирога» должен выбираться таким образом, чтобы общие показатели нагрузки в конечном итоге были не больше 50 кг на метр квадратный крыши. Многие считают такую нагрузку слишком завышенной, но следует понимать, что дополнительный запас прочности лишним не бывает. Завершив расчёты общей массы кровли, переходят к расчёту нагрузки от природных факторов.

Расчёт снеговых нагрузок на стропильную систему

Параметр нагрузки от снега является достаточно актуальным для наших климатических условий, так как большинство регионов имеют длительный зимний период с постоянными осадками. Чтобы кровля не деформировалась, а что ещё хуже проломилась под весом снегового слоя, необходимо ещё на стадии планировки заложить в конструкцию стропил, дополнительную прочность.

Чтобы расчёты были не такими сложными специалистами была выведена обобщённая формула, которая основана на подстановке коэффициентов из СНиП. На практике данная формула выглядит следующим образом: F = P × k, где под F подразумевается общая нагрузка от снеговых осадков, P – это масса снежного слоя на метр квадратный кровли, k – коэффициент корректировки, который основан на специфических факторах и конструктивных особенностях крыши.

Масса метра квадратного слоя снега зависит от места расположения возведённого строения. Все регионы нашего государства в зависимости от интенсивности снеговых осадков, подразделяются на определённые зоны имеющие свои средние показатели. При этом в СНиПе приведены корректирующие коэффициенты для каждой отдельно взятой конструкции крыши. Также хочется отметить, что данный коэффициент напрямую зависит от уклона ската кровли:

Когда уклон кровли составляет более 60°, то корректирующий коэффициент не используется, так при таком наклоне снег просто не задерживается на крыше;

Если коэффициент угла наклона крыши колеблется в пределах, от 25 до 60° данный коэффициент составляет 0,7;

Кровля с минимальным практически пологим скатом, имеет максимальный корректировочный коэффициент равный 1.

Не стоит забывать и о том, что нагрузка от снежного покрова на стропила, может быть не совсем равномерной, так как максимальное количество снега скапливается в местах изломов кровельной конструкции и других конструктивных элементах крыши. Стропильные ноги в таких местах должны иметь минимальный шаг друг относительно друга – самым эффективным вариантом считается использование спаренного элемента. Помимо этого, формируя кровельный «пирог», в потенциально проблемных зонах обустраивается двойная гидроизоляция и сплошная обрешётка.

Расчёт ветровой нагрузки на стропильную систему

Данному виду нагрузок свойственен высокий уровень критичности, так как вне зависимости от угла ската кровли, она подвержена рискам от воздействия резких порывов ветра. При минимальном коэффициенте угла наклона возможен срыв крыши из-за воздействия аэродинамических сил. А при сильном уклоне кровли происходит максимальное давление потоков воздуха по всей площади конструкции крыши.

Для расчёта ветровой нагрузки на стропила также была разработана формула с учётом поправочного коэффициента, которая на практике выглядит следующим образом: V = R × k, при этом V – непосредственное значение нагрузки от ветра, R – показатель, отвечающий за регион, где располагается строение, k – коэффициент коррекции, как и в случае со снеговыми нагрузками.

Под региональными параметрами подразумеваются данные приведённые в СНиПе, а под поправочным коэффициентом показатели, учитывающие высоту здания и особенности местности, в которой расположено строение. При этом сама величина коэффициента зависит от следующих факторов:

Для строений, высота которых составляет 20 м, а само здание расположено на открытой местности, коэффициент поправки приравнивается к 1,25, если на территории расположены искусственные или естественные препятствия (другие постройки или полоса деревьев), то значение снижается до 0,85;

Для построек с 10 м высотой используют поправку от 0,65 до 1;

В свою очередь, корректировочный коэффициент от 0,75 до 0,85 применяется в процессе расчёта нагрузок на дома менее 5 м высоты.

Расчёт конструкции фермы и параметров стропильных ног

Чтобы разобраться, что представляет собой расчёт конструкции фермы, нужно учесть тот факт, что в действительности стропильная система - это набор треугольников из деревянных балок, поэтому с определением длины стропил проблем возникнуть не должно, так как все математические действия проводятся на уровне школьной геометрии.

Однако для правильного расчёта стропильной конструкции важно учесть все нагрузочные показатели, а также величину пролётов, конфигурацию обрешётки и особенность типа самой кровли. Чтобы избавить себя от дополнительных ошибок и просчётов целесообразно воспользоваться специальными программами, которые можно найти в интернете.

Чтобы выполнить расчёт стропил необходимо использовать специальные таблицы стандартов. Хочется отметить, что существуют уже готовые стропильные ноги, которые можно приобрести в специализированных строительных магазинах или на рынках. При этом длина стропильных ног будет зависеть от конструктивных особенностей строения, а подбор сечения стропил зависит от следующих параметров:

Длина стропильных ног;

Шаг, с которым будут монтироваться стропила;

Величина известных нагрузок.

Важно учитывать, что параметры, приводимые в рекомендациях, не являются абсолютными и могут изменяться в зависимости от региональных особенностей месторасположения помещения. А для правильного выполнения расчета стропильной ноги, используется Теорема Пифагора. При этом под катетами будет подразумеваться разница в высоте между стенами здания и его шириной, а гипотенуза и будет соответствовать длине стропила.

Расчёт стропил любого строения нельзя отнести к простому занятию, по той простой причине, что для получения точных данных, необходимо непросто правильно оперировать исходными цифрами и специальными формулами, а также легко ориентироваться в СНиПе и обладать минимальными навыками черчения.

Если вышеперечисленные навыки не соответствуют способностям человека выполняющего ремонт, то целесообразно воспользоваться бесплатным ПО, которое можно скачать в интернете.

Ярким примером такого информационного продукта можно смело назвать программу 3D Max. При этом обладая минимальными навыками работы с компьютером, любой человек без особых проблем справится с ПО. Помимо этого большинство программ имеют наглядные примеры , облегчающие работу с расчётом стропильной системы.

Для людей совершено не разбирающихся в тонкостях 3D проектирования, можно скачать бесплатную программу Аркон, в которой помимо системы проектирования конструкции стропил, имеется калькулятор, предназначенный для расчёта параметров стропильных ног (сечение и длина бруса). Кроме этого, программа обладает простейшим, интеллектуально понятным интерфейсом, в разы упрощающим весь процесс расчётов. Также хочется упомянуть и об онлайн-сервисах расчёта конструкции стропил, которые не требуют скачивания программ.

Крыша один из важнейших элементов конструкции здания, от того насколько качественно будет выполнена крыша может зависеть не только внешний вид , но возможно ваша жизнь.

Для того чтобы выполнить качественную конструкцию необходимо выполнить расчет несущих элементов, к которым в первую очередь относится стропила. Предлагаю вместе выполнить расчет стропил на примере нормативной методики выполненной в формате Excel , сам файл вы можете загрузить на сайте, в разделе скачать программы.

Устойчивость стропильной конструкции один из самых важных моментов при строительстве крыши, открываем наш файл Excel и смотрим, какие данные нам понадобятся для выполнения примера расчета стропил.

ВАЖНО!

Выполняя расчет стропил, будем исходить из стандартного размера строительных материалов , который можно приобрести на строительном рынке.

Итак, поехали.

На рисунке в красных квадратах обведены те таблицы, которые нам необходимо заполнить.

Первая таблица исходные данные. Конечно, перед началом строительства, у вас уже сложилось понимание, как должна выглядеть ваша крыша, с каким уклоном она должна быть и какой кровельный материал будете использовать. Собственно это и придется вам ввести в расчет стропил.

Для примера расчета я взял угол наклона кровли в 30 градусов, шаг стропил кровли возьмем 0,8м. Дальше немного интереснее, вам нужно поискать в интернете вес одного квадратного метра вашего будущего покрытия кровли. Для примера скажу, что вес металлочерепицы, как правило, не более 5кг, тогда как, натуральная глиняная черепица может иметь массу порядка 42 кг. Снеговая нагрузка берется индивидуально для каждого города, найти эти данные можно в своде правил Климатология. Если у вас предполагается утепление мансардного этажа, вводим вес утеплителя (смотри примечание к этой ячейке).

Конечно же, кровля не может состоять без обрешетки, выполненной из досок или листами ОСБ-3, для этого задаем шаг обрешетки и вводим размеры применяемой доски. Далее необходимо ввести данные в правом нижнем углу. Для примера расчета стропил возьмет дом с размерами 12х12 метров, для чего поймете позже. Соответственно вводим размер 6 метров, ширина стропильной системы, отметку потолка и конька крыши (подбираем, чтобы получилось приблизительно 30 градусов). Все ввод исходных данных закончен и уже стразу имеем результат расчета обрешетки крыши, если все нормально переходим к следующей вкладке.

Примечание.

Параметр прогиба берется из таблицы.

Ru – указано для древесины.

Здесь нам понадобиться ввести параметр «В» это толщина и ширина «Н», Я применил доску 5х20см. Программа сама высчитывает расчетное сечение стропил по сортаменту, вам остается только проконтролировать выполненый расчет сечения стропил. Дополнительно нужно ввести половину ширины дома, то есть 6м.

Обращаем внимание на гипотенузу (скат крыши), он получился 6,93м, что длиннее продаваемого сортамента, максимальная длина которого обычно 6м. Смотрим на полученный расчет стропил, мало того, что мы не найдем необходимо длины доску, так еще и два условия из трех не выполняются, то есть крыша под действием на нее нагрузок разрушится – это не допустимо. Что делать? Попробуем изменить сечение и шаг стропил. Я изменю только сечение. Смотрим, что получилось.

Для того чтобы выполнить все условия расчета необходима доска толщиной 5см. и шириной 35см. таких досок в продаже нет. Да, такую конструкцию кровли нам малыми силами не выполнить. Что делать? Нужно изменить конструкцию, что бы она удовлетворяла нашим требованиям и была максимально экономична в строительстве.

В расчете следующей конструкции применим сращивание стропил и поставим стойку в соответствии с требованиями.

Введя необходимые данные, аналогично предыдущему примеру, мы видим, что наш расчет полностью удовлетворяет всем условиям, однако расчет стропил еще не закончен. Осталось рассчитать стойку, которой мы будим подпирать стропило.

Для расчета стоек необходимо ввести данные полученные из предыдущего расчета, такие как длина (h =1,73м), размер стойки (15х10см – можно изменить), изгибающий момент (Моп=287,87кгхм) и силу (959,55кгхм) действующую на стойку. Обращаю ваше внимание, что силу и изгибающий момент нужно ввести в тоннах. Таким образом, мы подбираем необходимое сечение стойки. Еще один расчет, который необходимо выполнить это несущая способность

Одна из важнейших частей скатной крыши - это стропильная система, состоящая из прочных и надежных балок. Именно стропила являются основанием для кровли. При этом важно, чтобы используемые материалы могли легко выдерживать не только кровельную конструкцию, но и давление снежных или ледяных масс в зимний период, а также ветровые нагрузки в течение всего года. В связи с этим, прежде чем приступить к установке стропил, следует произвести необходимые расчеты , учитывая все возможные факторы и нюансы. Конечно, заказать просчет стропил можно в различных строительных компаниях, однако, подобная услуга обойдется в довольно приличную сумму, поэтому оптимальным вариантом может стать самостоятельный расчет. Итак, как рассчитать стропильную систему крыши правильно? Разумеется, прежде чем перейти к главному вопросу, стоит изучить особенности стропил и разновидности конструкции.

Особенности стропильной системы

Чтобы сделать расчет стропильной системы, следует понимать, что она собой представляет. Итак, стропила – это несущая конструкция кровли, которая принимает на себя все внешние нагрузки, в виде снежных наносов, сильных ливней или шквальных ветров. Главные ее элементы – это:

• вертикальные стойки – необходимы для максимальной устойчивости стропильной системы;
• стропильные наклонные ноги – определяют наклон ската крыши и ее общий вид;
• прогоны – выделяют боковые и коньковые разновидности прогонов, элементы необходимы для скрепления и поддержания стропильных ног;
• затяжки, ригели – фиксирующие элементы;
• подкосы – диагональные поддерживающие брусья, придающие устойчивость стропилам;
• конек – верхний брус, укладываемый в месте стыка двух скатов кровли;
• кобылки – элемент, позволяющий увеличить длину недостаточно длинных стропил в случае монтажа свеса крыши;
• ферма – совокупность стоек, раскосов, обрешетки и прочих элементов, составляющих основу кровельной системы.

Приступая к расчету стропил, следует произвести расчет каждого отдельного элемента. Также важно соблюдать требования к стропильной системе, это поможет выбрать правильный материал, а также создать наиболее прочную и долговечную кровлю.

Основные требования при выборе материала стропил

Сегодня, довольно многие владельцы собственных домов отдают предпочтение кровлям из древесины. Как правило, стропильная система производится из хвойных древесных пород. При этом брус должен обладать влажностью не более 20 %. Это, так называемая, воздушно-сухая древесина, которая отличается необходимой прочностью и легкостью. Кроме процента влажности при выборе дерева следует соблюдать и такие условия, как:

• наличие минимального количества сучков, трещин и других возможных дефектов, для этого стоит выбирать древесину 1 или 2 сорта. При выборе дерева 3 сорта следует обращать внимание, чтобы на 1 м доски или бруса было не более 3-4 сучков высотой до 3 см, а при наличии трещин, их длина и глубина должны быть небольшими;
• для несущих, капитальных элементов, таких как стропильные ноги, мауэрлат, конек и так далее, рекомендуется использовать брус толщиной более 5 см, оптимально применять изделия с квадратным или прямоугольным сечением от 10 до 20 см;
• при выборе хвойных досок допускается длина изделий до 6,5 м, а если используются лиственные породы, то длина пиломатериала не должна превышать 4,5 м. Как правило, лиственные породы используются для таких конструктивных частей , как прогоны и мауэрлат. Также стоит отдавать предпочтение твердым породам.

Важно! Вся возводимая система должна обладать жесткостью и прочностью. То есть готовая конструкция должна иметь надежную фиксацию и быть неподвижной. Если хоть один элемент не соответствует данному требованию, то велика вероятность того, что крыша может быть разрушена при ураганном ветре либо сильном снегопаде, при этом будет неважно как правильно произведен расчет деревянных стропил крыши. В самой плачевной ситуации разрушена будет не только кровля, но и стены строения. Также стоит иметь в виду, что стропильную систему следует делать легкой, особенно в случае, когда используются деревянные несущие стены . Чтобы иметь возможность применять прочные и надежные балки, но при этом не утяжелять конструкцию, рекомендуется выбирать пиломатериал с низким процентом влажности, то есть примерно 10-15 %. Также не стоит забывать про обработку деревянных элементов антисептиками, антипиренами, гидрофобизаторами и другими защитными препаратами. Прежде чем приступить к вопросу, как же правильно рассчитать стропильную систему, следует получить представления о видах стропил.

Видео по теме:

Разновидности стропил

Конкретный вид стропил зависит от типа крыши и, производя расчет стропильной системы, это следует учитывать. Например, кровля может быть двухскатной или четырехскатной, соответственно и стропила будут рассчитываться по-разному. При этом наличие конструктивных элементов и принцип их монтажа остается практические неизменным. Сегодня принято выделять 2 основные разновидности стропильных систем.

1. Наслонные стропила – в этом случае стропильные ноги опираются на стены строения, а их середину подпирает промежуточная опора. Монтируется подобная система в случае необходимости, если делать пролеты длиной более 5-7 м. Каждая дополнительная опора может увеличить длину пролета на 3-4 м.
2. – устанавливаются, когда расстояние между наружными стенами, на которые устанавливается стропильная система не более 6,5 м.

Выбрав конкретный тип кровли, а также разновидность стропильной системы, можно переходить к выполнению всех необходимых расчетов, то есть расчета сечения стропил, нагрузки, длины и высоты балок и так далее.

Расчет нагрузки на стропила

Проводя расчет стропил крыши самостоятельно, рекомендуется принимать увеличенные параметры, благодаря чему можно иметь определенный запас прочности кровли. Конечно, при этом увеличиться расход стройматериалов, однако, вопросы безопасности дома все же стоит выносить на первое место. Итак, первым делом стоит брать во внимание все возможные нагрузки, которые будут воздействовать на кровельную конструкцию. В частности, к таким нагрузкам можно отнести снеговые и ветровые нагрузки. Также при расчете нагрузки на стропильную систему стоит учитывать довольно много особенностей. Включая такие факторы, как:

• вес кровельного материала;
• вес обрешетки;
• вес утеплителя, гидро- и пароизоляции;
• вес стропильной системы.

Только рассчитав каждый пункт, можно сделать расчет стропильной системы. Например, формула для расчета снеговой нагрузки будет выглядеть следующим образом:

S = Sрасч.·μ,
где S – это искомый параметр, Sрасч. – значение веса снега на 1 кв.м, которое следует брать из действующих на определенной территории СНиПов, а μ – коэффициент, рассчитанный из угла наклона крыши. Для расчета ветровой нагрузки, также можно воспользоваться формулой:

Wm = Wo·k·c,
где Wo – это нормативный параметр ветрового давления, определяемый по СНиПам, действующим в регионе, k – это коэффициент, ветрового давления, зависящий от высоты крыши над землей и с – это аэродинамический коэффициент, который зависит от формы кровли. Зная все исходные величины сделать расчеты не составит труда. Однако, сегодня совсем не обязательно все необходимые измерения и расчеты производить в ручном режиме. Ведь для этих целей созданы специальные программы, например, программа для расчета стропильной системы или программа расчета стропил и ферм. К таким программам можно отнести:

• Stropila;
• AutoCAD;
• Аркон;
• Онлайн сервисы расчета (строительные калькуляторы).

Каков принцип работ такого ПО? Он довольно прост, необходимо ввести все параметры из СНиПов или плана строения в соответствующие окна или строки, после чего нажать кнопку «рассчитать» и программа выдаст результат. Как правило, данные ресурсы включают в себя все необходимые расчеты, то есть ветровую и снеговую нагрузку, а также расчет суммарной нагрузки, расчет распределенной нагрузки , расчёт стропильной системы и так далее. Также в программах имеются карты со значением ветрового давления и веса снегового покрова во всех регионах. Сделать вычисления в подобных приложениях смогут даже не подготовленные пользователи, при этом все параметры будут наиболее точными. Кроме того, следует иметь в виду, что определенные параметры являются постоянными и их можно узнать в инструкциях к стройматериалам либо в интернете.

Вид кровельного покрытия и его вес

В зависимости от того, какой планируется использовать материал для кровли, изменяются и нагрузка на стропильные системы. Практически все виды покрытий имеют фиксированный вес, благодаря чему производить расчет довольно легко. Рассмотрим значение веса основных разновидностей кровельных покрытий, которые предоставляют производители при изготовлении.

Что касается массы чернового настила, стропильной системы и обрешетки, то данные значения принято считать стандартными. В частности, черновая кровельная конструкция будет иметь вес 18-20 кг/кв.м, деревянная обрешетка – 8-10 кг/кв.м и стропила – 15-20 кг/кв.м. Суммируя все значения можно легко найти искомый параметр нагрузки на стропильную систему.

Расчет стропил

После того, как нагрузка определена, можно переходить к такому пункту, как расчет стропильной системы. Необходимо определить нагрузку на каждую стропильную ногу, чтобы понять, какое сечение должно быть у стропил, их прочность и сколько потребуется леса для стропил в каждом конкретном случае. Формула для расчета нагрузки на каждую стропильную ногу выглядит следующим образом:

Qr=A·Q,
где Qr – искомая величина, измеряемая в кг/м, А – , измеряемый в метрах и Q – это общая нагрузка, действующая на 1 кв.м кровли, измеряется в кг/кв.м (именно данная величина была найдена в расчетах, производимых ранее). Посчитать нагрузку также можно в автоматизированном режиме, с помощью программ. Различные приложения позволяют сделать расчет сечения стропил, их количество, высоту и многие другие параметры. Важно! Производя расчет стропильной системы, всегда следует округлять параметры в большую сторону, так как это позволяет увеличить прочность кровельной конструкции.

Сделать необходимые расчеты самостоятельно совсем не сложно. Конечно, если знаний в данном вопросе недостаточно, то всегда можно обратиться к специалистам. Однако, огромное разнообразие автоматизированных программ, может помочь справиться с расчетом стропильной системы без особых хлопот. Важно помнить, что от правильности производимых подсчетов зависит не только прочность и надежность крыши, но и безопасность жильцов дома.

Кровельная система и дом являются конструкциями, которые дополняют друг друга. Дом без крыши – это неполноценный дом. Что касается кровельной системы, то ее никак не соорудить без несущей конструкции. Для правильного устройства крыши всегда проводится проектирование будущего проекта и расчет системы. На фото можно увидеть пример расчета стропильной системы.

Расчет в этом случае проводить обязательно. Здесь надо, как говорится, семь раз отмерить и один раз отрезать. Ни в коем случае нельзя заниматься устройством крыши со сведениями, сделанными на глазок. Во время ее строительства застройщик должен учитывать будущие нагрузки кровли (прочтите: " ").

Нагрузки могут быть:

• Переменные, например, попадание осадков различного рода (дождь, снег, мокрый снег с дождем и т.д.);
• Постоянные, то есть, вес самого кровельного покрытия, обрешетки, гидроизоляции, различные части пирога и т.п. Кроме того, в этом случае учитывается масса определенного оборудования, которое будет также установлено на крыше.
• Особые, например, сильные ветры, ураганы и т.п. Обычно такие нагрузки могут возникать в сейсмически опасных районах. Что касается сильного порывистого ветра, то он может возникать абсолютно в любой местности.

Как рассчитать схему пирога кровли

Расчет нагрузки на стропила сделать не так уж трудно. Для этого можно составить простую схему, в которой нужно обозначить все элементы кровельной системы. Обычно в нее входят кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидробарьер, утеплитель, паробарьер и, например, гипсокартон в качестве отделочного материала.

Все вышеперечисленные элементы дают определенную нагрузку кровельной системе. Стропила вообще должны выдерживать такую нагрузку в течение долгих лет.

Производим расчет с поправочным коэффициентом. Получается: 180 x 0,7 = 126 кг снега на 1 кв. м. Вот и получился расчет снеговой нагрузки на кровельную систему.

Расчет ветровых нагрузок

Ветровые нагрузки рассчитываются по следующей формуле: W = Wo x k

• Wo является нормативным показателем. Он определяется по таблице, у каждого района местности, как правило, своя таблица;
• k является поправочным коэффициентом. Он позволяет определить изменение ветровой нагрузки, которая меняется в соответствии с типом местности и высоты здания.

Обратите внимание на следующую таблицу. Буква «А» в ней обозначает открытый тип местности, то есть, побережья морей, озер, степи. Буква «Б» обозначает местности с препятствиями, то есть, лесной массив, постройки города.

Мы рассчитываем дом высотой в 5 метров. Он расположен опять же в Московской области, в лесистой местности. Согласно показателям ветровой нагрузки дом находится в 1-ом типе региона, где нагрузка составляет 23 кгс/кв. м.

Делаем расчет с поправочным коэффициентом, он составляет 0,5. Таким образом, получаем 23 x 0,5 = 11,5 кгс/ кв. м. Это и будет и показателем нагрузки ветра.

Расчет сечения стропил и других кровельных элементов

Расчет стропильной системы двухскатной крыши подразумевает учет многих кровельных элементов, друг на друга не похожих. В первую очередь пред необходимо определиться с кровельным материалом и его назначением, определиться с типом чердачных перекрытий, которые обычно бывают железобетонными или деревянными.

При выборе сечения бруса необходимо учитывать следующие моменты:

• длину стропил;
• шаг установки конструкций;
• расчеты величины нагрузок.

Другие элементы кровли могут иметь другое сечение бруса. Для каждого элемента оно индивидуально:

• мауэрлат: 100х100, 100х150, 150х150;
• прогоны: 100х100, 100х150, 100х200;
• диагональные ноги, ендовы: 100х200;
• подкосы: 100х100, 150х150;
• ригели: 100х150, 100х200;
• доски подшивочные: 25х100;
• затяжки: 50х150.

После того как расчет стропил двухскатной крыши произведен, то есть, выяснена их длина, сечение, их шаг расположения, можно выяснить, сколько именно потребуется стропил. Для этого необходимо ориентироваться на длину дома. Также производится расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

Во время проектирования необходимо также выполнять расчет на прогиб. В этом случае определяется, во-первых, нагрузка стропил, во-вторых, возможный прогиб деревянных балок (прочтите: " ").

Если мы подразумеваем для мансардной крыши , то величина прогиба должны не превышать 1/250 часть от длины участка, на которую оказывается давление.

То если, использовать стропила длиной 5 метров, то максимальный прогиб может составлять не больше 2 сантиметров. Если ее величина будет выше, то в будущем можно отчетливо наблюдать деформацию кровельной системы.

Таким образом, можно сделать вывод, что расчет стропил для крыши не является особо трудной задачей.

Каким качеством должен обладать кровельный материал

Стропильная система двухскатной крыши расчет зависит главным образом от типа и качества элементов кровли. Так, расчет стропильной ноги должен производиться в соответствии с типом материала, из которого она изготовлена. Ведь многие делают, например, расчет металлических стропил, так как по тем или иным причинам не желают покупать деревянные конструкции . В любом случае от качества материала и правильности составления расчета кровельной системы зависит срок службы дома.

Что касается древесных стропил, то по ГОСТ 2695-83 и ГОСТ 8486-86 этот материал должен отвечать следующим требованиям:

• на 1 метре стропила не должно быть более трех сучков, их длина не должна превышать 3 сантиметра;
• материал может иметь несквозные трещины, но они не должны превышать ½ длины;
• влажность стропила не должна превышать 18%, обычно этот показатель измеряется при помощи влагометра.

При покупке стропильных материалов необходимо ознакомиться с их данными СНИПа. В нем указаны данные об изготовителе, название изделия, номер стандарта, порода древесины, размер изделия, показатель уровня влажности, количество изделий в упаковке, дата производства.

Стоит отметить, что дерево – это природный материал , поэтому перед началом работ его необходимо обработать специальными антисептическими, антипиреновыми и биозащитными средствами. Они защитят древесину от гниения, насекомых, возгорания, то есть, повысят ее эксплуатационные качества, срок службы.

Затем обычно приступают к конструкционным работам стропил. В этом случае прокладывают гидроизоляционную систему в том месте, где кирпич соприкасается с древесной конструкцией. После гидроизоляцию прокладывают под кровельным материалом, перед слоем утеплителя прокладывают пароизоляционный материал. В конце занимаются оборудованием вентиляции подкровельного пространства.

Если вы будете соблюдать все правила строительства стропильной системы деревянного дома , то он прослужит вам долгие годы без проведения ежегодных реставрационных работ.

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

Из всего выше сказанного и перечисленного можно сделать вывод, что и конструкция любой стропильной системы включает в себя массу сложной работы, требующей определенного опыта, знаний. Такими работами должны заниматься только опытные мастера.

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

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

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

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

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

I. Нагрузки, действующие на крышу.

1. Снеговые нагрузки.

2. Ветровые нагрузки.

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

3. Вес кровли.

4. Вес чернового настила и обрешётки.

5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).

6. Вес самой стропильной системы.

Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.

1. Снеговые нагрузки.

Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:

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

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

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

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

если α больше или равно 60°, µ = 0 ;

если 30° вычисляем по формуле:

µ = 0,033·(60-α);

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

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

Например,

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

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

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

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

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

Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;

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

2. Ветровые нагрузки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8

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

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

3. Вес кровли.

Различные виды кровли имеют следующий вес:

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

4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.

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

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

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

В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.

Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.

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

Цементно-песчаная черепица:

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

Итого - 303 кг/м²

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

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

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

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

II. Расчёт стропильной системы.

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

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

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

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

3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.

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

А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.

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

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

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

H - высота сечения см ,


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

Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.

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

Это условие выполняется при верности следующего неравенства:

3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1

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

Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .

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

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

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

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

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

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

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