Расчет стропильной системы двухскатной крыши, а также шаг стропил данной конструкции
Двускатная крыша образуется на базе каркаса, сочетающего в себе элементарность устройства и непревзойдённую надёжность. Но этими достоинствами костяк кровли в два прямоугольных ската может похвастаться только в случае тщательной подборки стропильных ног.
Содержание
1 Параметры стропильной системы двускатной крыши
1.1 Длина стропил
1.2 Сечение стропильных ног
1.2.1 Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага
1.3 Переменное воздействие на стропильную систему
1.3.1 Таблица: нормативное значение ветрового давления
1.3.2 Таблица: значение коэффициента k
1.4 Постоянные нагрузки
1.4.1 Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²
1.5 Количество брусьев
2 Шаг брусьев несущей конструкции кровли
2.
3 Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши
3.1 Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)
3.2 Пример расчёта несущей конструкции
3.2.1 Видео: подробный расчёт стропильной системы
Параметры стропильной системы двускатной крыши
К расчётам стоит приступать, если вы понимаете, что стропильная система двускатной кровли — это комплекс треугольников, самых жёстких элементов каркаса. Они собираются из досок, размер которых играет особую роль.
Длина стропил
Определить длину прочных досок для стропильной системы поможет формула a²+b²=c², выведенная Пифагором.
Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши
Параметр «a» обозначает высоту и выбирается самостоятельно. Он зависит от того, будет ли подкровельное пространство жилым, также имеет определённые рекомендации, если планируется мансарда.
За буквой «b» стоит ширина здания, разделённая надвое. А «c» представляет собой гипотенузу треугольника, то есть длину стропильных ног.
Допустим, что ширина половины дома равна трём метрам, а крышу решено сделать высотой два метра. В этом случае длина стропильных ног будет достигать 3,6 м (c=√a²+b²=4+√9=√13≈3,6).
К цифре, полученной из формулы Пифагора, следует приплюсовать 60–70 см. Лишние сантиметры понадобятся, чтобы вынести стропильную ногу за стену и сделать необходимые запилы.
Шестиметровое стропило — самое длинное, поэтому подходит в качестве стропильной ноги
Максимальная длина бруса, используемого в качестве стропильной ноги, – 6 м. Если требуется прочная доска большей длины, то прибегают к приёму сращения — прибиванию к стропильной ноге отрезка от ещё одного бруса.
Сечение стропильных ног
Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:
- 10х10 или 15х15 см — для бруса мауэрлата;
- 10х15 или 10х20 см — для стропильной ноги;
- 5х15 или 5х20 см — для прогона и подкоса;
- 10х10 или 10х15 см — для стойки;
- 5х10 или 5х15 см — для лежня;
- 2х10, 2,5х15 см — для обрешётин.
Толщина каждой детали несущей конструкции кровли обусловливается нагрузкой, которую ей предстоит испытывать.
Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги
На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:
- нагрузка на кровельные скаты;
- тип строительного сырья, ведь «выдержка» бревна, обычных и клеёных брусов разнится;
- длина стропильной ноги;
- вид древесины, из которой были выстроганы стропила;
- протяжённость просвета между стропильными ногами.
Наиболее существенно на сечении стропильных ног сказывается шаг стропил. Увеличение расстояния между брусьями влечёт за собой усиление давления на несущую конструкцию кровли, а это обязывает строителя использовать толстые стропильные ноги.
Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага
| Длина стропильных ног (м) | Расстояние между стропилами (м) | Сечение бруса стропильной системы (см) |
| Менее 3 | 1,2 | 8×10 |
| Менее 3 | 1,8 | 9×10 |
| От 3 до 4 | 1 | 8×16 |
| От 3 до 4 | 1,4 | 8×18 |
| От 3 до 4 | 1,8 | 9×18 |
| До 6 | 1 | 8×20 |
| До 6 | 1,4 | 10×20 |
Переменное воздействие на стропильную систему
Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.
Время от времени и с разной интенсивностью на несущую конструкцию крыши воздействуют ветер, снег и атмосферные осадки. В общем, скат кровли сравним с парусом, который под напором природных явлений может порваться.
Ветер стремится опрокинуть или приподнять крышу, поэтому важно произвести все расчёты правильно
Переменная ветровая нагрузка на стропила определяется по формуле W = Wo × k x c, где W — это показатель ветровой нагрузки, Wo — значение ветровой нагрузки, характерной для определённого участка России, k — поправочный коэффициент, обусловливаемый высотой сооружения и характером местности, а c — аэродинамический коэффициент.
Аэродинамический коэффициент может колебаться в рамках от -1,8 до +0,8. Минусовое значение характерно для поднимающейся крыши, а плюсовое — для кровли, на которую ветер давит. При упрощённом расчёте с ориентацией на улучшение прочности аэродинамический коэффициент считают равным 0,8.
Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома
Нормативное значение ветрового давления узнают по карте 3 приложения 5 в СНиП 2.
Таблица: нормативное значение ветрового давления
| Ветровые области | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Wo, кПа | 0,17 | 0,23 | 0,30 | 0,38 | 0,48 | 0,60 | 0,73 | 0,85 |
| Wo ,кг/м² | 17 | 23 | 30 | 38 | 48 | 60 | 73 | 85 |
Таблица: значение коэффициента k
| Высота | Открытая местность | Закрытая местность с домами высотой более 10 м | Городские районы со зданиями выше 20 м |
| до 5м | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| от 5 до 10м | 1,0 | 0,4 | |
| от 10 до 20м | 1,25 | 0,85 | 0,53 |
На ветровой нагрузке отражается не только местность.
Большое значение имеет зона расположения жилья. За стеной из высоких зданий дому почти ничего не грозит, но на открытом пространстве ветер может стать для него серьёзным врагом.
Снеговая нагрузка на систему стропил вычисляется по формуле S = Sg × µ, то есть вес снежной массы на 1 м² умножается на поправочный коэффициент, на значении которого отражается степень наклона кровли.
Вес снегового пласта указан в СНиП «Стропильные системы» и определяется типом местности, где построено здание.
Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом
Поправочный коэффициент, если скаты кровли кренятся менее чем на 25°, приравнивается к единице. А в случае наклона крыши на 25–60° этот показатель уменьшается до 0,7.
Когда крыша наклонена более чем на 60 градусов, снеговую нагрузку сбрасывают со счетов. Всё-таки с крутой кровли снег скатывается быстро, не успевая оказать негативного влияния на стропила.
Постоянные нагрузки
Нагрузками, воздействующим беспрерывно, считают вес кровельного пирога, включая обрешётку, утеплитель, плёнки и отделочные материалы для обустройства мансарды.
Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила
Вес кровли — это сумма веса всех материалов, использованных при строительстве крыши. В среднем он равен 40–45 кг/м.кв. По правилам на 1 м² стропильной системы не должно приходиться более 50 кг веса кровельных материалов.
Чтобы в прочности стропильной системы совсем не осталось сомнений, к расчёту нагрузки на стропильные ноги стоит добавлять 10%.
Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²
| Тип кровельного финишного покрытия | Вес в кг на 1 м² |
| Рулонное битумно-полимерное полотно | 4–8 |
| Битумно-полимерная мягкая черепица | 7–8 |
| Ондулин | 3–4 |
| Металлическая черепица | 4–6 |
| Профнастил, фальцевая кровля, оцинкованные металлические листы | 4–6 |
| Цементно-песчаная черепица | 40–50 |
| Керамическая черепица | 35–40 |
| Шифер | 10–14 |
| Сланцевая кровля | 40–50 |
| Медь | 8 |
| Зелёная кровля | 80–150 |
| Черновой настил | 18–20 |
| Обрешётка | 8–10 |
| Сама стропильная система | 15–20 |
Количество брусьев
Сколько стропил понадобится для обустройства каркаса двускатной кровли, устанавливают, разделив ширину крыши на шаг между брусьями и прибавив к полученному значению единицу.
Допустим, между стропилами решено оставлять по 60 см, а длина крыши составляет 6 м (600 см). Получается, что необходимо 11 стропил (с учётом добавочного бруса).
Стропильная система двускатной крыши — это конструкция из определённого количества стропил
Шаг брусьев несущей конструкции кровли
Чтобы определить расстояние между брусьями несущей конструкции кровли, следует обратить пристальное внимание на такие моменты, как:
- вес кровельных материалов;
- длина и толщина бруса — будущей стропильной ноги;
- градус наклона кровли;
- уровень ветровой и снеговой нагрузок.
Через 90–100 см стропила принято располагать в случае выбора лёгкого кровельного материала
Нормальным для стропильных ног считается шаг в 60–120 см. Выбор в пользу 60 или 80 см делают в случае строительства кровли, наклоненной на 45˚.
Таким же маленьким шаг должен быть при желании покрыть деревянный каркас крыши тяжёлыми материалами вроде керамической черепицы, асбоцементного шифера и цементно-песчаной плитки.
Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения
| Длина бруса-стропила (м) | Просвет между стропилами (м) | ||
| 1 | 1,4 | 1,8 | |
| Сечение стропил (см) | |||
| Менее 2,8 | 4×12,5 | 4×17,5 | 4×20 |
| 2,8–3,5 | 4×17,5 | 4×20 | 4×22,5 |
| 3,5–4,2 | 4×20 | 4×25 | 5×25 |
| 4,2–5 | 4×22,5 | 6×25 | 7,5×25 |
| Более 5 | 6×25 | 7,5×25 | 10×25 |
Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши
Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.
При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:
- По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr — это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A — расстояние между стропилами в метрах, а Q — суммарная нагрузка в кг/м².
- Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
- Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H — это высота сечения в см, Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr — распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B — ширина сечения см, Rизг — сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt — это квадратный корень.
- Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B — ширину сечения (см), а H — высоту сечения (см).
- Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.
Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt — это квадратный корень.Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)
| Толщина доски — ширина сечения (B) | Ширина доски — высота сечения (H) | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | — | — | — | — | — |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | — | — | — | — |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | — | — |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | — | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | — | — | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | — |
| 150 | — | — | — | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | — |
| 175 | — | — | — | — | 175 | 200 | 225 | 250 | — |
| 200 | — | — | — | — | — | 200 | 225 | 250 | — |
| 250 | — | — | — | — | — | — | — | 250 | — |
Пример расчёта несущей конструкции
Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м.
В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².
Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.
Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:
- Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м — распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
- H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
- H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
- 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
- 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
- H ≥ (примерная высота сечения стропила).
В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).
Эта величина вполне соответствует показателю прогиба в нормативных документах, и это доказывается неравенством 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
Подставив в него значения (3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³), получится обнаружить, что 0,61 < 1. Можно сделать вывод: сечение пиломатериала выбрано верно.
Видео: подробный расчёт стропильной системы
Расчёт стропильной системы двускатной крыши — это целый комплекс вычислений. Чтобы брусья справились с возлагаемой на них задачей, строителю нужно безошибочно определить длину, количество и сечение материала, узнать нагрузку на него и выяснить, каким должен быть шаг между стропилами.
- Автор: Ксения Зубкова
- Распечатать
Мой отец — строитель. Поэтому мне есть, что рассказать домашним умельцам.
Оцените статью:
(1 голос, среднее: 1 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Расчет стропильной системы двухскатной крыши: устройство, виды, онлайн программы
Чтобы составить проект, нужно провести определенные расчеты.
Только так можно понять, сколько нужно материала, какие конструкции будут использоваться и сколько времени понадобится на строительство. А как проводится расчет стропильной системы двухскатной крыши? Какие основные параметры нужно высчитать до составления проекта? Об этом и пойдет речь в статье.
Содержание
- Особенности устройства двускатной стропильной системы
- Преимущества
- Недостатки
- Определяемся с видом конструкции стропильной системы двускатной крыши
- Наслонные стропила
- Висячие стропила
- Как выполнить расчет стропильной системы двускатной крыши
- Расчет угла наклона скатов крыши
- Распределение нагрузки стропил
- Расчет стропильной системы двухскатной крыши при помощи специализированных программ
Особенности устройства двускатной стропильной системы
Прежде чем приступить к рассказу о том, как сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши, стоит разобраться с самой конструкцией.
Такой тип используется давно и до сих пор является лидером по популярности. Двухскатной крыше присущие как преимущества, которых несомненно больше, так и свои недостатки.
Преимущества
Своим широким распространением подобный тип кровли обязан своим плюсам. К таковым специалисты относят следующее:
Обустройство чердачного помещения двускатного крова- в первую очередь – это большое чердачное пространство. Здесь можно разместить любое вентиляционное или другое оборудование. А если дополнительно утеплить кровлю, то из чердака можно сделать дополнительную жилую площадь. Плюс ко всему, владелец дома может сделать ломаный вариант двухскатной крыши. В этом случае свободного пространства на чердаке станет еще больше;
- у подобной конструкции две наклонной плоскости. Если правильно подобрать угол, то на кровле не будет скапливаться снег, а во время дождя вода будет быстро уходить. Это значительно облегчает уход за кровлей и уменьшает риск возникновения течи;
- двухскатная крыша легко возводится. Конечно, тут нужны определенные навыки. Но если сравнивать ее с четырехскатным вариантом, проблем с монтажом гораздо меньше;
- еще один плюс – это удобство ремонта. Так как мало изгибов и переломов, заменить поврежденный лист шифера или профлиста не составит большого труда.
Конечно, тут нужны определенные навыки. Но если сравнивать ее с четырехскатным вариантом, проблем с монтажом гораздо меньше;Кроме того, стоимость двухскатной крыши будет дешевле, чем у вальмовой или четырехскатной. Это происходит за счет того, что при монтаже остается мало «обрезков» кровельного материала. Также меньше затрат требует и сама стропильная система.
Недостатки
Ни смотря на все плюсы, и у двухскатной крыши есть свои недостатки. В первую очередь стоит упомянуть «несовременный» внешний вид. Обычная двухскатная кровля придает дому «деревенское» обличие.
Водосточная система двускатной крышиКроме этого среди недостатков специалисты отмечают следующее:
- такая конструкция подвергается большим ветровым нагрузкам. У крова два ската и два фронтона, все это становится препятствием для воздушных потоков. В этом плане двускатный вариант смотрится хуже, чем вальмовый;
- также к минусам можно причислить то, что нет возможности сделать водосточную систему по кругу. В связи с этим, с торцов дома необходимо делать большие свесы, чтобы струи воды не размывали стены и фундамент.
В этом плане двускатный вариант смотрится хуже, чем вальмовый;Также стоит помнить одну особенность, чем больше площадь дома, тем больше материалов вам понадобится для крыши. При этом расходы будут расти непропорционально быстрее, чем полезное пространство нового строения. Но, не смотря на все немногочисленные минусы, двухскатная крыша все равно остается самой востребованной.
Это тоже важно знать: Стропильная система шатровой крыши: описание вариантов монтажа
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.
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:
- Стропильные пары – это основа всей конструкции.
- Прогон, он расположен над осевой несущей стеной. Этот элемент предназначен для того, чтобы поддерживать верхние концы стропильных пар.
- 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.
Он более короткий и расположен в самом верху стропильного треугольника;Кроме того, могут использоваться и подкосы. Они поддерживают середину стропил, упираясь в затяжку или в основание бабки.
Как выполнить расчет стропильной системы двускатной крыши
Если с выбором типа системы разобрались, стоит продвигаться дальше. Теперь необходимо провести расчет стропильной системы двухскатной крыши. Самое главное, что нужно узнать – это какой делать угол уклона ската и выбрать сечение самих стропил. Дело это необходимо тщательно. Если «закрадется» ошибка, то кровля может и не простоять долго.
Расчет угла наклона скатов крыши
Как вычислить угол ската крыши и рассчитать ее монтажСамое первое, что нужно выяснить – это какой угол уклона скатов выбрать. При этом следует учитывать следующие важные факторы:
- Какие климатические условия в вашем регионе. Двухскатная крыша подвергается большим ветровым нагрузкам. Если в вашей местности дуют сильные ветра, то угол нужно делать меньше. Но в этом случае на крыше могут скапливаться большие сугробы снега. Поэтому желательно выбрать «золотую середину».
- Какой кровельный материал будет использоваться. Каждый производитель рекомендует свой уклон ската, оптимальный для своих изделий.
- Будет ли использоваться чердак. От угла наклона ската во многом зависит количество свободного пространства под крышей.
Двухскатная крыша подвергается большим ветровым нагрузкам. Если в вашей местности дуют сильные ветра, то угол нужно делать меньше. Но в этом случае на крыше могут скапливаться большие сугробы снега. Поэтому желательно выбрать «золотую середину».Это тоже важно знать: Основные параметры чертежа стропильной системы для вальмовой крыши
Также не стоит забывать и про внешний вид. Слишком высокая крыша будет смотреться не очень привлекательно. Тут нужно учитывать ширину самого дома.
Расчет веса двускатной крыши домаОптимальный угол наклона считается от 30 до 60 градусов. При этом можно использовать практически любой кровельный материал, также остается много свободного пространства под крышей.
Распределение нагрузки стропил
Еще одной важно частью расчетов стропильной системы двухскатной крыши будет определение и распределение нагрузок. Именно от этого будет зависеть прочность всей конструкции. Всего различают два типа нагрузок:
- постоянные;
- переменные.
К первой группе относится вес самой крыши и всего оборудования на ней установленного. Для расчета постоянной нагрузки можно воспользоваться таблицами. В них указывается вес деревянных изделий, из которых строится стропильная система, различной длины и сечения. Также следует учитывать массу кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции и других компонентов крыши.
Данные для расчета ветровых и снеговых нагрузокС переменными нагрузками немного сложнее. Тут следует учитывать и воздействие ветра, и массу снега, который будет скапливаться на крыше. Чтобы узнать эти данные можно посмотреть на специальные климатические карты или обратиться в отдел архитектуры администрации вашего района.
В зависимости от нагрузок, которые будут воздействовать на стропильную систему, выбирается сечение всех ее элементов. Кроме этого, следует продумать установку дополнительных компонентов. В зависимости от степени нагрузок предусматривают монтаж подпорок, распорок, подкосов и так далее.
Расчет стропильной системы двухскатной крыши при помощи специализированных программ
Проектирование кровли – это весьма сложное занятие. То же самое касается и расчетов, связанных с возведением крыши. Порой справится с такое задачей, даже в случае с двухскатной крышей, бывает под силу далеко не каждому. Здесь следует учитывать множество показателей и знать различные нюансы.
Если вы не профессионал, то можно воспользоваться специальными программами. Они помогают правильно произвести все расчеты. Среди таких программных продуктов можно назвать следующие:
- Автокад.
- 3D Max.
- Аркон и другие.
Первый два варианта используют 3D графику. Если вы не знакомы с такой технологией, то работать с ними будет немного сложно.
«Аркон» — это более упрощенная программа. Здесь можно и расчеты сделать, и эскиз нарисовать. Кроме этого, можно воспользоваться и он-лайн калькуляторами. В отведенные клетки вводятся все необходимые данные, после чего делается расчет. Но, даже воспользовавшись любым из этих способов, лучше дополнительно получить консультацию у специалиста. Крыша – эта сложная и важная составляющая дома, и от того как качественно она будет сделана зависит долговечность вашего жилища.
Understand the Space Between — Structural Building Components Association
Вернуться в SBCA Magazine
Посмотреть эту статью в цифровом издании.
Очень важно знать методологию притока
Когда 5 марта 1954 года А. Кэрол Сэнфорд подала заявку на патент первой зубчатой металлической соединительной пластины, он хорошо понимал, как функционирует деревянная ферма.
. Хотя индустрия конструкционных компонентов родилась из его концепции, вряд ли Кэрол мог представить, чего могут достичь современные конструкции ферм. Хотя соединительные пластины значительно улучшились по сравнению с первоначальным патентом Кэрол, большая часть инноваций, произошедших в конструкции ферм, может быть связана с огромной вычислительной мощностью современного программного обеспечения для проектирования ферм.
Тем не менее, несмотря на то, что программное обеспечение является стержнем в современных операциях по производству компонентов, его результаты настолько хороши, насколько хороши люди — специалисты по фермам, проектировщики и инженеры, — которые вводят данные, корректируют настройки и параметры и анализируют окончательный дизайн. Большинство производителей компонентов (CM) тщательно обучаются этому первому аспекту и выделяются на рынке благодаря второму, но иногда третьему аспекту не уделяется того внимания, в котором он нуждается и которого заслуживает, особенно в отношении логики, встроенной в программное обеспечение.
В качестве примера возьмем приток. Фермы проектируются в программе как двухмерные структурные компоненты. Каждый компонент автоматически загружается программой. Важно иметь в виду, что эта автоматическая загрузка хороша только в том случае, если прошлые условия кадрирования, которые могут запланировать поставщики программного обеспечения, и уровень моделирования, примененный пользователем. Если условия кадрирования не были запланированы или модель не отражает то, как она будет построена, маловероятно, что автозагрузка будет правильной. В этих случаях пользователь программного обеспечения должен вмешаться и вручную правильно загрузить фермы. С этой целью область притока является важной частью контекста для понимания.
Определение площади простого притока
Площадь притока определяется как нагруженная площадь, которую поддерживает ферма, где площадь равна пролету фермы, умноженному на расстояние между притоками. Расстояние между притоками фермы определяется как половина суммы двух расстояний до соседних ферм с обеих сторон.
С практической точки зрения расстояние, показанное на чертежах конструкции фермы (TDD), показывает расстояние между ответвлениями, рассчитанное на опору фермы. Обратите внимание, что расстояние между фермами может быть любой комбинации, если расстояние между притоками не превышает расстояние, указанное в TDD.
Начнем с примера ферменной системы, в которой все фермы идут в одном направлении (см. рис. 1). Как правило, каждая ферма рассчитана на поддержку половины нагрузки (на крышу или пол) с каждой стороны. Если расстояние до соседней фермы B составляет 30 дюймов с одной стороны и 18 дюймов с другой стороны, максимальное расчетное расстояние будет равно сумме половины 30 дюймов (15 дюймов) и половины 18 дюймов. (9 дюймов), что вместе дает 24 дюйма.
Это максимальное расстояние между притоками, на которое рассчитана ферма. Это важно, потому что, когда одна соседняя ферма находится на расстоянии 30 дюймов, а другая — на расстоянии 18 дюймов, вспомогательная нагрузка для фермы такая же, как и в случае, когда обе соседние фермы находятся на расстоянии 24 дюйма, например, для фермы A на рис.
1.
При изменении расстояния между смежными фермами пользователь программного обеспечения может вручную изменить расстояние между ответвлениями фермы на правильное значение, поскольку в программное обеспечение не встроена логика для установки расстояния между ответвлениями фермы.
Определение площади сложного притока
Надеюсь, из первого примера сразу становится ясно, что определение площади притока может быстро превратиться в сложный процесс.
В общем, использование притока представляет собой упрощенный метод для эффективного распределения нагрузки по площади на отдельные элементы конструкции. Хотя он точен для повторяющихся прогонов ферм, часто возникают вариации в конфигурациях ферм, расположении опор и дополнительных каркасах, которые изменяют распределение нагрузки, предполагаемое методом притока, поскольку эти вещи могут вызывать изменения в путях нагрузки. . В некоторых случаях изменение настолько велико, что метод притока может быть неточным.
Обрамление перпендикулярно ферме обычно вызывает это.
Обычная ситуация, когда ферменная система не состоит из ферм, расположенных в одном направлении, — это балочные фермы. На рис. 2 показан пример балочной фермы с перпендикулярными домкратами. На этом рисунке диагональные линии штриховки представляют собой площадь притока (половину расстояния до соседней фермы) фермы и несущей фермы. Балка отстоит на расстоянии 2 фута по центру от соседней фермы, поэтому проектировщик ферм должен ввести 2 фута по центру. интервал. Затем программное обеспечение назначит балке 2-футовое расстояние между вспомогательными нагрузками, исходя из одного фута нагрузки с каждой стороны.
Сложность заключается в том, что каждая несущая ферма, идущая перпендикулярно к балке, также расположена на расстоянии 2’ o.c. и воспринимает нагрузку с обеих сторон на всю длину. Поэтому создается избыточная область нагрузки, показанная заштрихованной областью на рис. 2. Нагрузка от каждой заштрихованной секции применяется как к балочной ферме, так и к несущей ферме, если полная реакция несущей фермы применяется к балочная ферма.
Это важно, потому что неэффективно проектировать одну и ту же нагрузку дважды. Однако важно знать, что разные пакеты программного обеспечения для проектирования по-разному справляются с этой ситуацией. Одно программное обеспечение может принять уменьшение, равное нагрузке на заштрихованную область реакции несущей фермы, прежде чем применить ее к балочной ферме, в то время как другие не могут. В любом случае размеры заштрихованной области равны половине шага балочной фермы и полному шагу несущих ферм. Или для ферм 24 дюйма по оси один фут на два фута, что создает площадь 2 фута2.
Если расстояние между ответвлениями фермы и балки точное, эта скорректированная реакция автоматически обрабатывается логикой, встроенной в программное обеспечение.
Перемещение ферм для размещения препятствий
Как правило, фермы располагаются равномерно, при этом TDD показывает максимальное расстояние. Иногда даже расстояние может поставить ферму прямо на пути препятствия или какой-либо механической, электрической или водопроводной (MEP) инфраструктуры.
Простое решение — сдвинуть фермы, чтобы избежать MEP.
Опять же, приведенные выше примеры на участке притока должны показать, что хотя это и возможно, важно понимать, какое влияние смещение может оказать на конструкцию этой фермы и соседних ферм. Следует также отметить, что любое смещение может также иметь практическое влияние на установку материала обшивки пола или потолочной мембраны.
На рисунках 3 и 4 показано, как перемещение одной фермы может повлиять на площадь притока соседней фермы, тем самым влияя на величину нагрузки, которую она несет. Вместо того, чтобы нести 2 фута притока, как проектировалось, соседняя ферма теперь имеет 2 фута 1-1/2 дюйма притока. В зависимости от того, насколько близки значения комбинированного индекса напряжения (CSI) и значения индекса напряжения соединения (JSI) к 1,0 в исходной конструкции фермы, увеличение o.c. расстояние, отражающее новый приток, может привести к перенапряжению пиломатериалов и / или плит.
Как и в первом примере, при изменении притока между соседними фермами пользователь программного обеспечения должен вручную изменить расстояние между притоками фермы до правильного значения, поскольку, опять же, в программное обеспечение не встроена логика.
для установки шага притока фермы.
Кроме того, в этом примере теряется возможность применять повторяющиеся увеличения допустимого напряжения. В разделе 6.4.2.1 Национального стандарта проектирования ANSI/TPI 1 для конструкции деревянных ферм, соединенных металлическими пластинами, указано, что повторяющиеся расчетные значения элементов не могут применяться к фермам, расположенным на расстоянии более 24 дюймов. Эти повторяющиеся увеличения могли привести к увеличению некоторых допустимых напряжений до 15 процентов. Это означает, что даже конструкции с достаточно низкими значениями CSI, чтобы компенсировать заданное увеличение нагрузки (например, чуть более 6 процентов на рисунках 2 и 3), все же могут подвергаться перенапряжению из-за невозможности применять повторяющиеся увеличения напряжения для ферм, расположенных на расстоянии 2 футов. о.к.
В качестве примечания: могут быть ситуации, когда метод притоков считается чрезмерно консервативным, и допускаются вариации на основе инженерной оценки.
Например, когда стропильная система крыши с 24-дюймовым o.c. расстояние требует одной или двух ферм, чтобы их можно было немного сдвинуть для устранения препятствия, некоторые инженеры могут счесть перемещение незначительным с точки зрения их влияния на нагрузки и наличия повторяющейся системы, даже если это может явно не соответствовать норме. положения, такие как 24” o.c. предел интервала для повторного увеличения. В соответствии с разделом 6.4.2.1 стандарта ANSI/TPI 1, возможно, придется перепроектировать ферму, чтобы приспособить ее к более консервативному (более 24 дюймов o.c.) расстоянию между притоками, что требует увеличения нагрузок без повторяющихся преимуществ системы. Аргумент о том, что конструкция фермы, основанная на 24-дюймовом ос. расстояние остается в силе, поскольку такое движение выходит за рамки TPI 1, поэтому заявления на этот счет, вероятно, не являются общепризнанными, но могут быть в некоторых случаях. До тех пор, пока интерпретация, подобная этой, не будет принята в каком-либо документе со ссылкой на код, вполне вероятно, что это останется спорным в отношении либо разрешения любого увеличения нагрузки, чем определено ранее с помощью его притоков, и / или использования повторяющихся факторов стержня, если любое соседнее расстояние превышает 24” o.
c.
Все это говорит о том, что важно понимать, как работает приточная область. Хотя методология, описанная выше, не стандартизирована, и нет никаких гарантий, что она приемлема без предварительного одобрения ответственного инженера, она все же может быть вариантом, даже если программное обеспечение не отметит ее для вас.
Bottom Line
Сегодняшнее программное обеспечение для проектирования ферм невероятно мощное, но оно настолько хорошо, насколько хороши люди, которые его создали и используют. В случае притока расположение ферм обрабатывается алгоритмами, запрограммированными в программном обеспечении. Однако эти алгоритмы содержат приблизительные значения, поэтому все еще бывают ситуации, когда пользователю программного обеспечения необходимо проверить площадь притока, особенно на сложных участках притока, смещенных фермах и ситуациях с перпендикулярными элементами каркаса.
В конце дня нагрузки могут исходить от EOR, пользователя программного обеспечения или могут автоматически генерироваться программным обеспечением.
Для EOR или указанных пользователем нагрузок пользователь вводит нагрузки, и их группа и EOR проверяют их. Инженер-герметик не имеет возможности проверить эти нагрузки постфактум. Для автоматически генерируемых программным обеспечением нагрузок либо МУН, либо пользователь, либо инженер по герметизации (или их комбинация) должны проверить нагрузки. Для проверки специалист по фермам, проектировщик, МУН и/или инженер по герметизации должны внимательно изучить выходные данные программного обеспечения, особенно область притока.
Понимание того, как рассчитывается и применяется площадь притока, делает просмотр этого вывода намного проще и быстрее. Это также может помочь вам оценить настройки программного обеспечения, чтобы определить, может ли это выделить вашу компанию в предоставлении безопасных и точно спроектированных ферм. Наконец, это может гарантировать, что вы поймаете потенциальную ошибку на этапе проектирования, а не изучите ее в полевых условиях или столкнетесь с проблемой производительности в будущем.
Эта статья является результатом сотрудничества между членами Технического консультативного комитета Института ферменных плит (TPITAC) и SBCA. Это часть серии технических статей, созданной членами TPITAC, в которой рассматриваются актуальные инженерные темы и предлагаются передовые методы проектирования.
Сколько стоит стропильная ферма? (Руководство 2022 г.)
Ферма крыши имеет решающее значение для поддержки вашей крыши. Вот сколько вы заплатите, если вам нужно заменить один.
Отзывы от команды This Old House Reviews Team 12.12.2022 16:17
Все крыши нуждаются в поддержке стропил или ферм. Стропила являются традиционной опорной конструкцией крыши, но в большинстве современных домов используются легкие фермы. Эти структуры предлагают сильную поддержку, не требуя внутренних стен. Скорее всего, ваша нынешняя крыша поддерживается стропильной системой.
Ферма крыши может быть деревянной или металлической.
При правильной установке он служит годами, но иногда сильный шторм или протечка крыши могут потребовать замены одной или нескольких ферм. Это стоит в среднем 1,50–4,50 доллара за квадратный фут на материалы, плюс 20–75 долларов в час на рабочую силу.
В этом руководстве содержится все, что вам нужно знать о замене стропильной фермы, включая материалы, которые вам потребуются, сколько стоит нанять подрядчика и стоит ли делать это самостоятельно.
Средняя стоимость стропильной фермы
Новый набор стропильных ферм для дома площадью 2000 квадратных футов стоит в среднем от 7500 до 12000 долларов. Ваши затраты могут быть выше, если конструкция вашей крыши или потолка требует специальных настроек. На самом деле, ваш общий ценник зависит от следующих факторов.
- Размер: Чем больше ферма, тем больше она будет стоить Ферма с пролетом 30 футов обычно стоит 3,25–4,25 доллара за фут, а ферма с пролетом 26 футов стоит 3–4 доллара за фут.
- Тип: Кровельные фермы предварительно проектируются на заводе, а затем поставляются на ваш объект, поэтому они поставляются только заранее определенных типов. К ним относятся чердачная ферма, ножничная ферма и ферма королевы и короля. Каждый вид имеет разную цену. Например, ножничные фермы могут стоить на 15–30% дороже, чем фермы с матричными стойками.
- Материал: Фермы чаще всего изготавливаются из дерева, стали или того и другого. Стальные фермы, которые обычно появляются в коммерческих объектах, стоят примерно в два раза дороже, чем деревянные.
- Рабочая сила: Большинство рабочих берут от 20 до 75 долларов в час за демонтаж и установку ферм крыши. Стоимость рабочей силы обычно выше в городских районах, где стоимость жизни выше. Также с вас может взиматься плата за утилизацию.
К ним относятся чердачная ферма, ножничная ферма и ферма королевы и короля. Каждый вид имеет разную цену. Например, ножничные фермы могут стоить на 15–30% дороже, чем фермы с матричными стойками.Стоимость в зависимости от размера
Цены на стропильные фермы частично зависят от угла наклона и размера крыши. Чем больше материалов требуется для работы с фермой, тем дороже будет ваш проект. Большие крыши обычно стоят дороже, чем маленькие, а для крутых крыш требуется больше пиломатериалов, чем для пологих или плоских крыш.
Добавьте около 25% к стоимости, указанной в таблице ниже, для фронтонных или торцевых ферм.
| Truss/Pitch Size | Cost Per Foot |
|---|---|
| 20-foot span | $3.75–$4.25 |
| 24-foot span | $4.70–$6.15 |
| 26-foot span | 5,75–6,25 долл. США |
| 32-футовый пролет | 6,00–7,25 долл. США |
Стоимость в зависимости от типа
Тип потолка, тип крыши и тип крыши. . Наиболее распространенными фермами являются двускатные фермы, иногда называемые обычными фермами. Вы также можете найти чердачные фермы, ножничные фермы и вальмовые фермы. Прежде чем решить, какой тип установить, лучше проконсультироваться со специалистом, поскольку он может оценить потребности вашего дома и предоставить вам точную оценку. Мы подробнее остановимся на типах ферм крыши позже.
| Truss Type | Cost Per Truss |
|---|---|
| Queen Post Truss | $50–$100 |
| Hip Truss | $125–$150 |
| Scissor Truss | $200–$300 |
| Чердачная ферма | $200–$300 |
Стоимость в зависимости от материала
Типичная ферма крыши состоит из балок и стропил, которые работают вместе, чтобы поддерживать настил крыши под черепицей.
В зависимости от типа кровельного каркаса, который вы устанавливаете, вам необходимо купить деревянные или металлические кровельные стропильные системы.
В большинстве жилых зданий используются деревянные фермы, изготовленные из мелиорированной древесины или хвойных пород, таких как пихта Дугласа, кипарис или южная желтая сосна. На более крупных объектах часто используются стальные фермы, изготовленные из оцинкованной стали или стали с ПВХ-покрытием.
Стоимость металлических ферм частично зависит от размера и сложности вашего проекта, но обычно они дороже, чем деревянные фермы. Примите во внимание следующие приблизительные значения:
- Стальная ферма: 7–9 долларов за доску-фут
- Деревянная ферма: 3–5 долларов США за доску-фут
Стоимость по типу здания
Стоимость установки ферм крыши зависит от типа здания, которое вы создаете. Материалы и рабочая сила, необходимые, например, для установки ферм крыши в сарае, отличаются от тех, которые необходимы для их установки в офисном здании.
В целом, фермы в жилых домах дешевле, чем фермы, установленные в коммерческих зданиях, потому что они требуют меньше работы.
| Building Type | Cost |
|---|---|
| Outbuilding | $30–$100 per truss (timber) |
| Residential Building | $72–$216 per truss (timber) |
| Commercial Building | $350 –390 долларов за ферму (сталь) |
Стоимость рабочей силы
Помимо строительных материалов, наибольшее влияние на стоимость фермы крыши оказывает оплата труда. Установка обычно стоит от 20 до 75 долларов в час. Тарифы, как правило, выше в городских районах, чем в менее населенных регионах, и вы будете платить больше за сложные установки. Например, ножничные фермы стоят дороже, чем обычные фермы.
Строительство крыши также влияет на стоимость рабочей силы. Возможно, вам придется нанять более опытных и, следовательно, более дорогих специалистов по кровле, если у вас двускатная крыша или сводчатый потолок.
Дополнительные расходы
Вот некоторые дополнительные расходы, которые могут учитываться при установке.
Оборудование
Для установки фермы крыши требуется тяжелое оборудование, такое как кран, для подъема и размещения фермы на каркасе дома. Необходимое оборудование зависит от ситуации и размера фермы. Вам также может понадобиться арендовать леса или какую-либо конструкцию, чтобы стоять на ней, чтобы вы могли достичь желаемой высоты.
Вы можете использовать лестницу для доступа и сборщик вишни для небольших работ, но вам определенно понадобится что-то, чтобы взбираться по стенам и поднимать тяжелые фермы. Какое бы оборудование вы ни арендуете, ваши расходы могут варьироваться в зависимости от того, где находится ваша компания по аренде и что у них есть в наличии. Некоторые места взимают почасовую оплату, в то время как другие взимают плату за проект. Проведите небольшое исследование, чтобы узнать, сколько будет стоить покупка всего необходимого оборудования, прежде чем брать его в аренду.
Кран обычно стоит 200–700 долларов в день, а строительные леса — 15–50 долларов в день.
Вывоз мусора
После того, как работа будет сделана, вам нужно убраться. Стоимость вывоза мусора зависит от типа и количества материала, который необходимо вывезти. Ваш подрядчик должен очистить участок и включить расходы в свою смету. Обычно это включает в себя их почасовую ставку в размере 50–75 долларов плюс все, что взимает ваш местный завод по переработке, обычно около 30 долларов за ярд отходов пиломатериалов.
Если вы решите заменить свою ферму самостоятельно, ожидайте большой работы по очистке. Сначала вам нужно определить, что можно переработать или использовать повторно. Если есть возможность что-то переработать, оборудуйте место сбора и договоритесь о вывозе соответствующей службой. Предметы, которые нельзя переработать или использовать повторно, должны быть собраны в кучи и отсортированы по разумным размерам, прежде чем их забрать. Стоимость вывоза мусора будет зависеть от того, сколько материала необходимо вывезти и куда он потом пойдет.
Типы ферм
Ферма классифицируется по внешней и внутренней форме, называемой лямками. Основные типы включают в себя бедро, чердак, финк, моно, фронтон, ножницы, королевский столб и королевский столб.
- Чердачные фермы: Этот специальный тип кровельных ферм обеспечивает больше пространства на чердаке за счет использования лямок сверху и с каждой стороны фермы.
- Фермы Fink: Хотя первоначально фермы Fink были задуманы для мостов, сейчас они популярны в жилых домах. Этот тип имеет несколько диагональных лучей, идущих сверху вниз.
- Фронтонные фермы: Фронтонные фермы, выполняющие функции торцов крыши, имеют один нижний пояс, два верхних пояса и несколько вертикальных стоек.
- Вальмовые фермы: Подобно полуферме, вальмовые фермы образуют линию бедра крыши. Они имеют расширенный верхний пояс.
- Фермы центральной стойки: Это простейшая ферма, включающая центральную вертикальную стойку и несколько балок.
- Монофермы: Монофермы популярны в коммерческих и сельскохозяйственных зданиях. Они имеют один шаг и вертикальную часть над подшипником, противоположным наклонному подшипнику.
- Фермы ферзевой стойки : Ферменная рама аналогична ферме ведущей стойки, но может охватывать более длинный проем.
- Ножничные фермы: Ножничные фермы имеют наклонные нижние пояса, что идеально подходит для наклонных или сводчатых крыш.
Профессиональное или самостоятельное
Замена фермы — это серьезная работа, требующая специальных знаний, тяжелого оборудования и нескольких пар сильных рук. Если вы не опытный строитель, знакомый с тяжелой техникой и кровельными работами, обычно лучше оставить это профессионалам.
Профессиональная установка ферм крыши
Материалы для ферм крыши тяжелые, работа сложная, и вероятность ошибки очень мала. Профессиональный кровельщик обладает знаниями и инструментами для правильного выполнения работы.
Профессионалы также обычно предоставляют гарантию на свою работу, гарантируя, что ферма прослужит долго, а любые возникающие проблемы будут устранены.
Установка стропильной фермы своими руками
Несмотря на то, что это может сэкономить вам деньги на оплату труда, почти никогда не рекомендуется устанавливать стропильные фермы самостоятельно, если вы не работаете над навесом или другим небольшим хозяйственным помещением.
Как нанять профессионала
Важно найти кровельного подрядчика с хорошей репутацией, который сделает все быстро и эффективно, не прибегая к ярлыкам. Хотя вы можете сэкономить деньги, вам не обязательно выбирать самую дешевую ставку. Воспользуйтесь этими советами, чтобы найти профессионала:
- Обращайтесь только к лицензированным и застрахованным кровельщикам.
- Читайте отзывы клиентов в Интернете и проверяйте сторонние сайты, такие как Better Business Bureau.
- Получите не менее трех котировок для сравнения.
- Спросите каждого подрядчика, как долго они работают.
- Спросите, как каждый подрядчик планирует защитить водосточные желоба и озеленение.
- Убедитесь, что вы понимаете их планы по уборке.
- Узнайте об их гарантиях.
Как сэкономить на установке стропильной фермы
Хотя наем профессионала для замены стропильной фермы может обойтись дорого, все же есть способы сэкономить деньги. Убедитесь, что вы покупаете фермы нужного размера, и покупайте их рядом с домом, чтобы сэкономить на доставке. Кроме того, попробуйте получить фермы крыши с пятками глубокой энергии. Это позволит вам лучше утеплить чердак и сэкономить электроэнергию.
Наше заключение
Как и любое крупное домашнее строительство, установка или ремонт стропильной фермы требует крупных инвестиций.