Расчет стропильной системы своими руками
Если вас интересуют только вычисления, а не теория – вы можете быстро выполнить расчет стропильной системы на онлайн-калькуляторе без специальных навыков.
Вы можете себе представить человека без костей? Точно так же скатная крыша без стропильной системы больше похожа на строение из сказки про трех поросят, которую запросто сметет природной стихией. Крепкая и надежная система стропил – залог долговечности конструкции крыши. Чтобы качественно сконструировать систему стропил, необходимо выявить и рассчитать параметры, влияющие на прочность предполагаемой конструкции.
Например, необходимо принять во внимание изгибы крыши, уклон скатов, аэродинамические коэффициенты, коэффициенты на неравномерное распределение снега по поверхности, силы воздействия на конструктивные элементы крыши и так далее. Рассчитать все это максимально приближенно к реальной ситуации, а также учесть все нагрузки и искусно собрать их сочетания – задача не из легких.
Если хотите разобраться досконально – список полезной литературы приведен в конце статьи. Конечно, курс сопромата для полного понимания принципов и безукоризненного расчета стропильной системы в одну статью не уместить, поэтому приведем основные моменты для упрощенной версии расчета.
Классификация нагрузок
Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:
- Основные:
- постоянные нагрузки – вес самих стропильных конструкций и крыши,
- длительные нагрузки – снеговые и температурные нагрузки с пониженным расчетным значением (используются при необходимости учета влияния длительности нагрузок, при проверке на выносливость),
- переменное кратковременное влияние — снеговое и температурное воздействие по полному расчетному значению.
Для осуществления расчета стропильной системы принято рассчитывать предельные нагрузки, чтобы затем, исходя из подсчитанных величин, определить параметры элементов стропильной системы, способных выстоять против этих нагрузок.
Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:
- Предел, при котором происходит разрушение конструкции. Максимально возможные нагрузки на прочность конструкции стропил должны быть меньше предельно допустимых.
- Предельное состояние, при котором возникают прогибы и деформация. Возникающий прогиб системы при нагрузке должен быть менее предельно возможного.
Для более простого расчета применяется только первый способ.
Расчет снеговых нагрузок на крышу
Формула расчета снеговой нагрузки: Ms = Q × Ks × Kc, где
- Ms – снеговая нагрузка;
- Q – масса снегового покрова, покрывающая 1м2 плоской горизонтальной поверхности крыши.
Последнее, зависит от территории и определяется по карте, для второго предельного состояния – расчет на прогиб (при расположении дома на стыке двух зон, выбирается снеговая нагрузка с большим значением).
Для прочностного расчета по первому типу величина нагрузки выбирается соответственно району проживания по карте (первая цифра в указанной дроби – числитель), либо берется из таблицы №1:
Первое значение в таблице измеряется в кПа, в скобках нужная переведенная величина в кг/м2.
Ks – поправочный коэффициент на угол наклона кровли.
- Для крыш с крутыми склонами с углом более 60 градусов снеговые нагрузки не учитываются, Ks=0 (снег не скапливается на круто скатных крышах).
- Для крыш с углом от 25 до 60, коэффициент берется 0,7.
- Для остальных он равен 1.
Kc – коэффициент ветрового сноса снега с крыш. При условии пологой крыши с углом ската 7-12 градусов в районах на карте со скоростью ветра 4 м/с, Kc принимается = 0.
85. На карте отображено районирование по скорости ветра.
Коэффициент сноса Kc не учитывается в районах с январской температурой теплее -5 градусов, так как на крыше образуется ледяная корка, и сдува снега не происходит. Не учитывается коэффициент и в случае закрытия здания от ветра более высокой соседней постройкой.
Снег ложится неравномерно. Зачастую с подветренной стороны формируется так называемый снеговой мешок, особенно в местах стыков, изломов (ендова). Следовательно, если вы хотите прочную крышу, делайте шаг стропил минимальным в этом месте, также внимательно относитесь к рекомендациям производителей кровельного материала – снег может обломить свес, если он неправильных размеров.
Напоминаем, что расчет, приведенный выше, предложен вашему вниманию в упрощенной форме. Для более надежного расчета советуем умножить результат на коэффициент надежности по нагрузке (для снеговой нагрузки = 1,4).
Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему
С давлением снега разобрались, теперь перейдем к расчетам ветрового влияния.
В независимости от угла ската, ветер сильно воздействует на крышу: крутоскатную кровлю старается сбросить, более плоскую кровлю – поднять с подветренной стороны.
Для расчета нагрузки ветра во внимание принимают его горизонтальное направление, при этом он дует двунаправленно: на фасад и на крышной скат. В первом случае поток разбивается на несколько – часть уходит вниз к фундаменту, часть потока по касательной снизу вертикально давит на свес крыши, пытаясь ее поднять.
Во втором случае, воздействуя на скаты крыши, ветер давит перпендикулярно скату, вдавливая его; также образуется завихрение по касательной с наветренной стороны, огибая конек и превращаясь в подъемную силу уже с подветренной стороны, в связи с разницей в давлении ветра с обеих сторон.
Для подсчета усредненной ветровой нагрузки используют формулу: Mv = Wo x Kv x Kc x коэффициент прочности,
где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте
Kv — коэффициент поправки ветрового давления, зависящий от высоты здания и местности.
Kc – аэродинамический коэффициент, зависит от геометрии конструкции крыши и направления ветра. Значения отрицательные для подветренной стороны, положительные для наветренной
Таблица аэродинамических коэффициентов в зависимости от уклона кровли и отношения высоты здания к длине (для двускатной крыши)
Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1.
Для упрощения расчета значение C проще взять максимальным, равным 0,8.
Для более надежных результатов советуем умножить на коэффициент запаса прочности по ветровой нагрузке = 1,2.
Расчет собственного веса кровли
Для расчета постоянной нагрузки нужно рассчитать вес кровли на 1 м2, полученный вес нужно умножить на поправочный коэффициент 1,1 – такую нагрузку стропильная система должна выдерживать в течение всего срока эксплуатации.
Вес кровли складывается из:
- объем леса (м3), используемого в качестве обрешетки, умножается на плотность дерева (500 кг/м3)
- веса стропильной системы
- вес 1м2 кровельного материала
- вес 1м2 веса утеплителя
- вес 1м2 отделочного материала
- вес 1м2 гидроизоляции.
Все эти параметры легко получить уточнив эти данные у продавца, либо посмотреть на этикетке основные характеристики: м3, м2, плотность, толщина, — произвести простые арифметические операции.
Пример: для утеплителя плотностью в 35 кг/м3, упакованного рулоном толщиной 10 см или 0,1 м, длиной 10м и шириной 1.2 м, вес 1 м2 будет равен (0.1 х 1.2 х 10) х 35 / (0.1 х 1.2) = 3.5 кг/м2. Вес остальных материалов можно рассчитать по тому же принципу, только не забывайте сантиметры в метры переводить.
Чаще всего нагрузка кровли на 1 м2 не превышает 50 кг, поэтому при расчетах закладывают именно эту величину помноженную на 1.1, т.е. используют 55 кг/м2, которая сама по себе взята запасом.
Еще данные можно взять из таблицы ниже:
Шифер | 10 — 15 кг/м² |
Ондулин | 4 — 6 кг/м² |
Керамическая черепица | 35 — 50кг/м² |
Цементно-песчаная черепица | 40 — 50 кг/м² |
Битумная черепица | 8 — 12 кг/м² |
Металлочерепица | 4 — 5 кг/м² |
Профнастил | 4 — 5 кг/м² |
Вес чернового настила | 18 — 20 кг/м² |
Вес обрешётки | 8 — 12 кг/м² |
Вес стропильной системы | 15 — 20 кг/м² |
Собираем нагрузки
По упрощенному варианту теперь необходимо сложить все найденные выше нагрузки простым суммированием, мы получим итоговую нагрузку в килограммах на 1 м2 крыши.
Расчёт стропильной системы
После сбора основных нагрузок можно уже определить основные параметры стропил. Для того чтобы определить какая распределенная нагрузка приходится на каждую стропильную ногу в отдельности, переводим кг/м2 в кг/м.
Считаем по формуле: N = шаг стропил x Q, где
N — равномерная нагрузка на стропильную ногу, кг/м
шаг стропил — расстояние между стропилами, м
Q – рассчитанная выше итоговая нагрузка на крышу, кг/м²
Из формулы ясно, что изменением расстояния между стропилами можно регулировать равномерную нагрузку на каждую стропильную ногу. Обычно шаг стропил находится в диапазоне от 0,6 до 1,2 м. Для крыши с утеплением при выборе шага разумно ориентироваться на параметры листа утеплителя.
Вообще при определении шага установки стропил лучше исходить из экономических соображений: высчитать все варианты расположения стропил и выбрать самый дешевый и оптимальный по количественному расходу материалов для стропильной конструкции.
В строительстве частных домов и коттеджей, при выборе сечения и толщины стропила, руководствуются таблицей приведенной ниже (сечение стропила указано в мм). В таблице усредненные значения для территории России, а также учтены размеры строительных материалов, представленных на рынке. В общем случае, этой таблицы достаточно для того, чтобы определить, какого сечения нужно приобретать лес.
Однако, не следует забывать, что размеры стропильной ноги зависят от конструкции стропильной системы, качества используемого материала, постоянных и переменных нагрузок оказываемых на кровлю.
На практике при постройке частного жилого дома чаще всего используют для стропил доски сечением 50х150 мм (толщина x ширина).
Самостоятельный расчет сечения стропилКак уже упоминалось выше, стропила рассчитываются по максимальной нагрузке и на прогиб. В первом случае учитывают максимальный момент изгиба, во втором – сечение стропильной ноги проверяется на устойчивость прогибу на самом длинном участке пролета.
Формулы достаточно сложные, поэтому мы выбрали для вас упрощенный вариант.
Если хотите все посчитать самостоятельно, выберите ширину сечения в соответствии с таблицей:
Толщину сечения (или высоту) рассчитаем по формуле:
a) Если угол крыши < 30°, стропила рассматриваются как изгибаемые
H ≥ 8,6 x Lm x √(N / (B x Rизг))
b) Если уклон крыши > 30°, стропила изгибаемо-сжатые
H ≥ 9,5 x Lm x √(N / (B x Rизг))
Обозначения:
H, см — высота стропила
Lm, м — рабочий участок самой длинной стропильной ноги
N,кг/м — распределённая нагрузка на стропильную ногу
B, см — ширина стропила
Rизг, кг/см² — сопротивление древесины изгибу
Для сосны и ели Rизг в зависимости от сорта древесины равен:
1 сорт | 140 кг/см² |
2 сорт | 130 кг/см² |
3 сорт | 85 кг/см² |
Расчетные данные сопротивления древесины хвойных пород
Важно проверить, не превышает ли прогиб разрешенной величины.
Величина прогиба стропил должна быть меньше L/200 — длина проверяемого наибольшего пролета между опорами в сантиметрах деленная на 200.
Это условие верно при соблюдении следующего неравенства: 3,125 xNx(Lm)³ / (BxH³) ≤ 1
N (кг/м) — распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги
Lm (м) — рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны
B (см) — ширина сечения
H (см) — высота сечения
Если значение выходит больше единицы, необходимо увеличить параметры стропила B или H.
Используемые источники:
- СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия с последними изменениями 2008г.
- СНиП II-26-76 «Кровли»
- СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции»
- СНиП 3.04.01-87 «Изоляционные и отделочные покрытия»
- А. А.Савельев «Стропильные системы» 2000 г.
- К-Г.Гётц, Дитер Хоор, Карл Мёлер, Юлиус Наттерер «Атлас деревянных конструкций»
А.Савельев «Стропильные системы» 2000 г.Расчет стропильной системы крыши: программа, нагрузка, прочность
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:
- мауэрлат – основание крыши под стропила;
- 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.
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.
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.
- 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.
- Висячие стропила – 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.
| Название кровельного материала | Удельный вес в кг на 1 кв.м крыши |
| Металлочерепица | 4-5 |
| Профнастил | 4-5 |
| Ондулин | 4-6 |
| Битумная черепица | 8-12 |
| Шифер | 10-15 |
| Керамическая черепица | 35-50 |
| Цементно-песчаная черепица | 40-50 |
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 – шаг стропил, 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.
Нагрузки на кровельные конструкции. Основы конструкций
Последнее обновление: 31 декабря 2022 г.
Вас также бросили в первый класс проектирования в университете, когда вам приходилось применять нагрузки и сочетания нагрузок, не видя этого раньше и без хорошего руководства?
Что ж, добро пожаловать в клуб 😉
Пару лет назад я тоже был таким 😁
Но этот пост в блоге также предназначен для всех архитекторов, строителей, техников или тех, кто хочет узнать о конструкциях и о том, как применять нагрузки.
Мы объясним концепцию нагрузок как можно проще.
В этом посте мы шаг за шагом покажем вам, какие типы нагрузок необходимо прикладывать к крышам, как их применять, и дадим вам ссылки на руководства по расчетам.
💡 Информация:
Этот пост посвящен нагрузке на крышу, но нагрузки на другие конструкции применяются и рассчитываются таким же образом.
Итак, приступим.
Что такое площадные, линейные и точечные нагрузки?
Итак, прежде чем мы перейдем к различным нагрузкам, нам нужно сначала поговорить о некоторых основах.
Нагрузки на площадь
Нагрузки на площадь , как следует из названия, применяются к площади, и единицей измерения является кН/м2. Площадные нагрузки обычно прикладывают к плитам перекрытий, стенам и фасадным элементам.
Площадная нагрузка на стенуЛинейные нагрузки
Линейные нагрузки применяются к балкам, колоннам, стенам, стропилам, прогонам и, возможно, к некоторым другим
Линейная нагрузка на балкуТочечные нагрузки
структурные элементы.
Например, вертикальная опорная сила балки может быть приложена как точечная нагрузка к колонне, поддерживающей балку. Точечная нагрузка на колоннуДля упрощения расчета конструкции 3D-системные и площадные нагрузки часто преобразуются в 2D-системные и линейные нагрузки. Но давайте посмотрим на пример, чтобы лучше объяснить это 😊
Пример распределения нагрузки
У нас есть поверхностная нагрузка 1,0 кН/м2, приложенная к плите перекрытия. Плита перекрытия опирается на 2 балки. Пролет плиты 4,0 м.
Пример плиты распределения нагрузкиПлощадь нагрузки проходит через плиту к 2 балкам. На каждую балку приходится половина нагрузки по площади. Линейная нагрузка, действующая на 1 балку, рассчитывается как: 92} \cdot \frac{4m}{2} = 2,0 \frac{kN}{m} $$
Теперь эту линейную нагрузку можно приложить к балкам.
Пример балки для распределения нагрузки1. Статическая нагрузка | собственный вес
Итак, давайте посмотрим на крышу из прогонов и ее слои крыши, чтобы увидеть, как мы рассчитываем площадь и линейные постоянные нагрузки.
Слои крыши в следующей таблице упрощены, и показаны не все необходимые слои.
| Элемент | Толщина [мм] | Плотность [кг/м3] | Нагрузка на площадь [кН/м2] |
|---|---|---|---|
| OSB плита | 20 | 650 | 0,13 | Изоляция | 300 | 100 | 0,3 |
| Черепица | 0,65 | ||
| Сумма | 1,08 | 900 76
Нагрузка на площадь рассчитывается как:
Плотность/100 * Толщина = Стойкая нагрузка на площадь 93} * 0,2 м * 0,1 м = 0,07 \frac{кН}{м} $$
Эти две линейные нагрузки теперь можно сложить
$$ 0,864 \frac{кН}{м} + 0,07 \frac{кН }{m} = 0,934 \frac{kN}{m} $$
Что затем можно применить к двухмерной статической системе.
2. Ветровая нагрузка
Расчет силы ветра в соответствии с Еврокодом слишком объемен для этого поста.
Мы написали обширные руководства с примерами расчета ветровой нагрузки и площадей для
- скатная крыша и
- плоская крыша.
Обязательно ознакомьтесь с ними, если вам нужно пошаговое руководство.
Ветровая нагрузка в 3D-системе
Ветровая нагрузка на следующем рисунке очень упрощена. Обычно крыша имеет разные участки с разными значениями нагрузки, но цель рисунка — подчеркнуть направление нагрузки перпендикулярно стропилам.
Предположим, что ветровая нагрузка равна 1,0 кН/м2 и равномерно распределена. 92} $$
И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:
Линейная ветровая нагрузка | Крыша с прогонами3. Снеговая нагрузка
Снеговая нагрузка рассчитывается в соответствии с EN 1991-1-3.
Вот пошаговые руководства с примерами расчета снеговой нагрузки на
- плоскую крышу и
- скатная крыша
Ознакомьтесь с ними, если хотите узнать больше о снеговой нагрузке.
А теперь⌛: Давайте посмотрим, как снеговая нагрузка воздействует на конструкции. 92} $$
И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:
Снежная линейная нагрузка | Крыша прогонов4. Временная нагрузка
Значения временной нагрузки можно взять из таблицы 6.2 стандарта EN 1991-1-1 (и национального приложения❗) для различных категорий областей нагрузки, таких как офис, крыша, балкон, лестница и многое другое.
Я советую вам прочитать об этом в коде, чтобы лучше понять. 📖
Итак, как действует динамическая нагрузка на конструкции?
Временная нагрузка в системе 3D 92} $$
И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:
Текущая линейная нагрузка | Прогон крыши5. Сейсмическая нагрузка
К сожалению, я не знаю точно, как вы прикладываете сейсмические нагрузки к крышам, потому что до сих пор я жил только в регионах с минимальной или отсутствующей сейсмической активностью, где ведущей поперечной силой всегда был ветер.
Но вот хорошее видео на YouTube, которое очень хорошо объясняет сейсмические нагрузки.
Заключение
Теперь, когда вы поняли, какие нагрузки действуют на кровлю и как их применять, пришло время понять, как рассчитать нагрузки
- Снеговая нагрузка на плоскую крышу
- Ветровая нагрузка на плоскую крышу
- Ветровая нагрузка на стены
Поскольку на элемент конструкции всегда действует несколько нагрузок. Учет этих различных нагрузок в конструкции конструкции осуществляется путем настройки сочетаний нагрузок с коэффициентами безопасности.
После настройки всех загружений и сочетаний можно приступить к проектированию элементов конструкции. Мы уже написали много руководств о том, как проектировать несущие конструкции крыши. Проверь их.
- Конструктивный проект плоской деревянной крыши
- Конструктивный проект крыши с деревянным прогоном
- Конструктивный проект крыши с деревянными фермами
Я надеюсь, что эта статья помогла вам понять живую нагрузку.
В случае, если у вас все еще есть вопросы. Дайте нам знать в комментариях ниже ✍️.
Часто задаваемые вопросы о нагрузках на крышу
Каковы типичные нагрузки на крыши? – Статическая нагрузка
– Ветровая нагрузка
– Снеговая нагрузка
– Временная нагрузка
– Сейсмическая нагрузка
Нагрузки на крышу рассчитываются по формулам, приведенным в Стандартах. Нагрузки на крышу в Европе, например, рассчитываются в соответствии с Еврокодом. Каждая нагрузка (снеговая, ветровая, неподвижная, динамическая и сейсмическая) рассчитывается в соответствии со своим конкретным Стандартом. Кроме того, каждая страна Европы имеет собственное национальное приложение, в котором указаны параметры.
Величина нагрузки, которую несет ендова, зависит от того, как устроена окружающая крыша.
В приведенном выше примере показаны оба возможных условия. коньковая балка слева может представлять соборный потолок и вершину, ненесущий конек может представлять собой стропила, соединяющиеся с коньковой доской 1×6, и типичные потолочные балки внизу, поддерживающие плоский потолок. 