Калькулятор расчета длины стропильных ног
Основу любой конструкции крыши составляют стропила – именно на них впадают основные нагрузки при эксплуатации. Вполне разумно предполагать, что расчет стропильных ног является ключевым моментом при проектировании всей системы.
Калькулятор расчета длины стропильных ног
А одним из ключевых параметров в этом вопросе становится длина стропильной ноги – от нее зависят в дальнейшем расчет сечения пиломатериала, установка дополнительных опорных элементов и другие особенности конструкции. Чтобы быстро и точно определиться с этим линейным параметром, можно использовать предлагаемый калькулятор расчета длины стропильных ног.
Калькулятор располагает определенной универсальностью – подходит для различных типов крыш. Необходимые пояснения будут приведены ниже.
Содержание статьи
Калькулятор расчета длины стропильных ног
Перейти к расчётам
Как проводится расчет?
В основу расчетов положена всем известная теорема Пифагора, позволяющая найти длину гипотенузы по известным значениям катетов.
- Одним из катетов выступает во всех случаях высота конька (конькового узла для шатровой крыши или превышение одного края крыши – для односкатной системы). Калькулятор для расчета высоты конька – по ссылке.
- Второй же катет зависит от типа стропильной системы. Это хорошо показано на расположенной ниже иллюстрации.
Расположение стропильных ног в различных типах крыш
1 – односкатная крыша.
2 – простая двускатная крыша.
3 – вальмовая крыша.
4 – шатровая крыша.
Все эти зависимости учтены в программе калькулятора – необходимо лишь выбрать направление расчета.
Кроме того, калькулятор позволяет вычислить для вальмовой и шатровой крыши длину как основных, так и самых длинных – накосных стропильных ног. При этом имеется в виду, что эти системы имеют «классический» тип – шатровая крыша возведена над квадратным зданием, а вальмовая — имеет одинаковые углы крутизны на боковых и вальмовых скатах.
Рассчитанная длина – от конька до мауэрлата. Если требуется за счет стропил создать еще и карнизный свес кровли, то потребуется удлинение ног или их наращивание кобылками. Определить размер этого удлинения поможет другой калькулятор расчета – по ссылке.
Чем привлекает и как устроена вальмовая крыша?
Этот тип крыши обладает и интересным внешним видом, и эксплуатационной надежностью. Об особенностях стропильной системы вальмовой крыши
подробно рассказывается в специальной статье портала.
Чем привлекает и как устроена вальмовая крыша?stroyday.ru
Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши: пример
Крыша дома является несущей конструкцией, которая на себя принимает всю внешнюю нагрузку (вес кровельного пирога, свой собственный вес, вес снежного покрова и пр.) и передает ее на все несущие стены дома или на внутренние опоры.
Помимо своих эстетических и несущих функций, кровля является конструкцией ограждающей, отделяя от внешней среды помещение чердака.
Основой крыши любого дома является стропильная система.
Это каркас, к которому прикреплена кровля.
Все нагрузки воспринимает именно этот скелет.
Состоит стропильная система из:
- стропильных ног;
- мауэрлата;
- прогонов боковых и прогона конькового;
- подкосов, диагональных связей, раскосов.
Когда все эти элементы (кроме мауэрлата) связывают между собой, то получается стропильная ферма.
Основой такой фермы является треугольник, который является самой жесткой из геометрических фигур.
Основным элементом каркаса крыши являются стропила.
Расчет стропил
Перед тем, как непосредственно начать расчет стропил, следует выяснить, какие нагрузки будут оказывать влияние на кровлю дома.
То есть на стропильные ноги.
Нагрузки, действующие на каркас кровли, принято разделять на постоянные и переменные.
Постоянные – это те нагрузки, которые действуют постоянно, независимо от времени суток, времени года и пр.
Это вес всего кровельного пирога, вес дополнительного оборудования, которое может быть установлено на кровле (ограждение, снегозадержатели, аэраторы, антенны и пр.).
Переменные нагрузки появляются в определенное время года.Например, снег.
Когда снег ложится на кровлю — это очень приличный вес.
Но весной снег тает и нагрузка исчезает.
В любом случае ее следует учитывать.
То же самое с ветром.
Он не всегда есть, но когда дует сильный ветер, на каркас крыши действует довольно большое ветровое усилие.
Рассчитать параметры стропильной системы непросто.
И человеку неискушенному это вряд ли удастся.
Хотя попробовать стоит.
Просто при расчете нужно не забыть большое количество разных факторов, влияющих на кровлю.
Хотя бы вес самой стропильной системы со всеми элементами и крепежом.
Поэтому профессионалы пользуются для расчета стропил специальными компьютерными программами и калькуляторами.
Как узнать нагрузку на стропильные ноги?
Сбор нагрузок следует начинать с определения веса кровельного пирога.
Если вы знаете, какие материалы будут использованы и площадь скатов, то посчитать все несложно.
Принято высчитывать, сколько весит 1 квадратный метр кровли.
И затем умножать на количество квадратов.
Давайте для примера рассчитаем вес кровельного пирога.
Кровельным материалом является ондулин:
- Ондулин. Квадратный метр ондулина имеет вес 3 кг.
- Гидроизоляция. Если используется полимерно – битумная изоляция, то она весит 5 кг/метр квадратный.
- Утеплитель. Вес одного квадрата базальтовой ваты составляет 10 кг.
- Обрешетка. Доски 2.5 см толщиной. Вес квадратного метра 15 кг.
Все веса суммируем: 3+5+10+15= 33 кг.
Затем следует полученное в результате вычислений значение умножить на коэффициент 1,1.
Это поправочный коэффициент.
Получается 34,1 кг.
Столько весит 1 кв. метр нашего кровельного пирога.
И если общая площадь нашей крыши равняется 100 квадратов, то весить она будет 341 кг.
Расчет снеговой нагрузкиСуществует карта снеговых нагрузок.
На ней указана масса снежного покрова в каждом регионе.
Снеговую нагрузку рассчитываем по такой формуле: S = Sg х µ.
S – это снеговая нагрузка.
Sg – это масса снежного покрова.
µ — поправочный коэффициент.
И зависит этот коэффициент от того, какой у вашей кровли угол наклона скатов.
Еще о минимальном уклоне кровли.О наслонных стропилах смотрите по ссылке. Фотографии различных конструкций наслонных стропил.
О расстоянии между стропилами двускатной крыши здесь. Оптимальное расстояние и как его рассчитать.
Чем этот угол больше, тем меньше значение этого коэффициента.
При углах наклона больше 60 градусов его вовсе не используют.
Так как снег на кровле не собирается.
Рассчитываем нагрузку от ветра
Как вся страна разбита на районы по массе снега, так же она разбита и по силе ветров.
И также существует специальная карта, на которой в каждом районе указывается сила ветра.
Для расчета нагрузок от ветра используют формулу:
W=Wo х k.
Wo – показатель, взятый по карте.
k – это коэффициент поправки, зависящий от типа местности, где располагается здание, и его высоты.
Рассчитываем сечение стропильной ноги
Сечение стропил зависит от трех факторов:
- от длины стропила;
- от расстояния между перилами;
- от нагрузок, действующих на крышу.
Зная эти параметры, несложно по таблице определить размер сечения стропильной ноги.
Как рассчитать длину стропильных ног односкатной крыши
Из всех типов крыш односкатная является самой простой.
Сложные элементы в ней отсутствуют вовсе.
И установка ее производится на несущие стены, которые имеют разную высоту.
Такую кровлю устраивают на гаражах, банях, подсобных помещениях.
Чтобы вычислить, какова будет длина стропил односкатной крыши, следует определиться с углом наклона.
А зависит угол наклона ската, в первую очередь, от типа того кровельного материала, который вы хотите использовать.
В том случае, когда это профнастил, то оптимальный угол наклона составляет 20 градусов.
Но меньше 8 градусов угол делать запрещено!
Иначе в холодное время года под весом снежного покрова кровля не выдержит и попросту провалится.
Если вы будете укладывать металлочерепицу, то минимальный угол наклона увеличивается до 25 градусов.
При использовании шифера – 35 градусов.
Если кровля фальцевая, то угол наклона может быть разным: 18 — 35 градусов.
После того, как разобрались с углом наклона ската, необходимо поднять заднюю стену на такую высоту, чтобы получился желаемый угол.
Самое сложное в таких расчетах – это найти синус и тангенс.
Но для этого пользуются такой табличкой:
| Угол наклона крыши, градусы | Тангенс tgA | Синус sinA |
|---|---|---|
| 5 | 0,09 | 0,09 |
| 10 | 0,18 | 0,17 |
| 15 | 0,27 | 0,26 |
| 20 | 0,36 | 0,34 |
| 25 | 0,47 | 0,42 |
| 30 | 0,58 | 0,5 |
| 35 | 0,7 | 0,57 |
| 40 | 0,84 | 0,64 |
| 45 | 1,0 | 0,71 |
| 50 | 1,19 | 0,77 |
| 55 | 1,43 | 0,82 |
| 60 | 1,73 | 0,87 |
Для примера давайте найдем длину стропила и высоту поднятия стены фасада для дома длиной 5 метров.
Угол наклона составляет 25 градусов.
Для определения высоты поднятия передней стены Lbc х tg 25 = 5 х 0,47 = 2,35 метра.
Соответственно длина стропильной ноги Lc = 2,35 х 0,42 = 5,6 метра.
И не забудьте к полученной длине прибавить длину переднего и заднего свесов, которые необходимы для того, чтобы обеспечить стены здания защитой от косого дождя.
В среднем длина одного свеса составляет 0,5 метра.
Если требуется, эта длина может быть больше.
А вот меньше 0,5 метра нельзя.
Значит, к длине стропила следует прибавить 1 метр: Lc = 5,6 + 1 =6,6 метра.
Расчет для двускатной крыши
Стропильная система двускатной крыши намного сложнее стропильной системы крыши односкатной.
Там и элементов больше, и принцип ее работы несколько другой.
Для расчета длины стропильной ноги воспользуемся теоремой Пифагора.
Если посмотреть на изображенный на рисунке прямоугольный треугольник, то можно увидеть, что гипотенуза b – это и есть наше стропило.
А длина его равняется длине катета, поделенной на косинус конкретного угла наклона скатов.
Например, если ширина дома равняется 8 метров, а угол наклона скатов составляет 35 градусов, то стропильная нога будет иметь длину:
b= 8 / 2 / cos 35 = 8 / 2 / 0.819 = 4,88 метра.
Теперь остается прибавить значение длины козырька, примерно 0,5 метра, чтобы получить искомую длину стропил.
Следует сказать, что это упрощенные варианты расчетов стропил.
Для того чтобы получить самые точные данные, лучше всего использовать специальные программы.
Например, бесплатная программа «Аркон».
Встроенный калькулятор по параметрам, заданным вами, сам высчитает и сечение стропильной ноги, и длину стропила.
Видео о программе расчета стропил.
Что еще почитать по теме?
Автор статьи:Сергей Новожилов — эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.
Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:Вконтакте
Одноклассники
Google+
proroofer.ru
расчет длины, угла, сечения, нагрузки
Проектирование и грамотные расчеты элементов стропильной конструкции – залог успеха в строительстве и в последующей эксплуатации крыши. Она обязана стойко сопротивляться совокупности временных и постоянных нагрузок, при этом по минимуму утяжелять постройку.
Для производства вычислений можно воспользоваться одной из многочисленных программ, выложенных в сети, или все выполнять вручную. Однако в обоих случаях требуется четко знать, как рассчитать стропила для крыши, чтобы досконально подготовиться к строительству.
Стропильная система определяет конфигурацию и прочностные характеристики скатной крыши, выполняющей ряд значимых функций. Это ответственная ограждающая конструкция и важная составляющая архитектурного ансамбля. Потому в проектировании и расчетах стропильных ног следует избегать огрехов и постараться исключить недочеты.
Как правило, в проектных разработках рассматривается несколько вариантов, из которых выбирается оптимальное решение. Выбор наилучшего варианта вовсе не означает, что нужно составить некое число проектов, выполнить для каждого точные вычисления и в итоге предпочесть единственный.
Сам ход определения длины, монтажного уклона, сечения стропилин заключается в скрупулезном подборе формы конструкции и размеров материала для ее сооружения.
Например, в формулу вычисления несущей способности стропильной ноги первоначально вводят параметры сечения наиболее подходящего по цене материала. А если результат не соответствует техническим нормам, то увеличивают или уменьшают размеры пиломатериала, пока не добьются максимального соответствия.
Метод поиска угла наклона
У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:
- Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
- Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
- Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.
Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.
Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 – 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.
В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.
Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.
Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.
Расчет длины стропильной ноги
Длину стропилины определяют после того, как выбран угол наклона системы. Оба указанных значения нельзя отнести к числу точных величин, т.к. в процессе вычисления нагрузки как крутизна, так и следом за ней длина стропильной ноги может несколько изменяться.
К основным параметрам, влияющим на проведение расчетов длины стропил, относится тип карнизного свеса крыши, согласно чему:
- Внешний край стропильных ног обрезается заподлицо с наружной поверхностью стены. Стропила в этой ситуации не формируют карнизный свес, защищающий конструкцию от осадков. Для защиты стен устанавливается водосток, закрепленный на прибитой к торцевому краю стропилин карнизной доске.
- Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
- Стропила изначально раскраиваются с учетом длины карнизного свеса. В нижнем сегменте стропильных ног выбирают врубки в виде угла. Для формирования врубок отступают от нижнего края стропилин на ширину карнизного выноса. Врубки нужны для увеличения опорной площади стропильных ног и для устройства опорных узлов.
На стадии расчета длины стропильных ног требуется продумать варианты крепления каркаса крыши к мауэрлату, к перепускам или к верхнему венцу сруба. Если задумана установка стропилин заподлицо с внешним контуром дома, то расчет проводится по длине верхнего ребра стропилины с учетом размера зуба, если он используется для формирования нижнего соединительного узла.
Если стропильные ноги раскраиваются с учетом карнизного выноса, то длину рассчитывают по верхнему ребру стропилины вместе со свесом. Отметим, что применение треугольных врубок ощутимо ускоряет темпы возведения стропильного каркаса, но ослабляет элементы системы. Потому при расчетах несущей способности стропилин с выбранными углом врубками применяется коэффициент 0,8.
Среднестатистической шириной карнизного выноса признаны традиционные 55 см. Однако разброс может быть от 10 до 70 и больше. В расчетах используется проекция карнизного выноса на горизонтальную плоскость.
Есть зависимость от прочностных характеристик материала, на основании чего изготовитель рекомендует предельные значения. К примеру, производители шифера не советуют выносить кровлю за контур стен на расстояние свыше 10 см, чтобы накапливающаяся вдоль свеса крыши снежная масса не смогла повредить край карниза.
Крутые крыши не принято оборудовать широкими свесами, независимо от материала карнизы не делают шире 35 – 45 см. А вот конструкции с уклоном до 30º может отлично дополнить широкий карниз, который послужит своеобразным навесом в областях с избыточным солнечным освещением. В случае проектирования крыш с карнизными выносами по 70 и более см, их укрепляют дополнительными опорными стойками.
Как вычислить несущую способность
В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.
Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.
Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.
Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:
- Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
- Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.
В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.
Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.
Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.
С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.
Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.
Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.
Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.
Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.
Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.
Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м3, а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м3.
Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м2. Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.
Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.
Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.
Расчеты для конструкций с уклоном до 30º
На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.
У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.
У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.
Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:
- Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
- Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.
Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.
В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.
Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.
Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/Rизг. Величину М вычислим по формуле g×L2/8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.
Rизг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см2. Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:
M = 345 кг/м × 16м2/8 = 690 кг/м
Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.
W = 0,690 кг/см/130 кг/см2 = 0,00531 см
B = 6 × 0,00531 см × 152 см = 7,16 см
Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.
Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39
Для стропильных систем с уклоном свыше 30º
Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.
Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.
При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.
Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.
Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:
Выполнение расчетов несущей способности и угла установки стропил – важная часть проектирования каркаса крыши. Процесс непростой, но разобраться в нем необходимо и тем, кто производит расчеты вручную, и тем, кто пользуется расчетной программой. Нужно знать, где брать табличные величины и что дают расчетные значения.
krovgid.com
расчет кровли, нагрузка и правила проектирования
Содержание:
В статье пойдет речь о том, как рассчитать стропила на двухскатную крышу и вычислить различные нагрузки, приходящиеся на кровлю.
Крыша в здании предназначена для удержания внешних нагрузок и их перераспределения на несущие стены или опорные сооружения. К таким нагрузкам относится вес кровельного пирога, масса самой конструкции, вес снежного покрова и так далее.
Крыша располагается на стропильной системе. Так называется каркасная конструкция, на которую фиксируется кровля. Она принимает все внешние нагрузки, распределяя их по опорным сооружениям.
Стропильная система включает в себя следующие элементы:
- Мауэрлат;
- Подкосы и раскосы;
- Боковые и коньковые прогоны;
- Стропильные ноги.
Стропильной фермой называется конструкция, включающая в себя все перечисленные элементы за исключением мауэрлата.
Расчет нагрузок двухскатной крыши
Перед тем, как рассчитать длину стропил двухскатной крыши и прочие параметры, необходимо определить нагрузки, приходящиеся на кровлю дома, вернее, на стропильные ноги. Их принято разделять на постоянные и переменные.
Постоянные нагрузки
Первым видом называются такие нагрузки, которые действуют на кровлю всегда (в любой сезон, время суток и так далее). К ним относится вес кровельного пирога и различного оборудования, установленного на крыше. Например, вес спутниковой антенны или аэратора. Необходимо вычислить вес всей стропильной конструкции вместе с крепежами и различными элементами. Профессионалы для выполнения этой задачи используют компьютерные программы, а также специальные калькуляторы.
Расчет двухскатной кровли основывается на вычислении нагрузок на стропильные ноги. В первую очередь нужно определить вес кровельного пирога. Задача довольно простая, необходимо просто знать используемые материалы, а также размеры крыши.
В качестве примера вычислим вес кровельного пирога с материалом ондулин. Все значения берутся приблизительно, высокая точность здесь не требуется. Обычно строители выполняют расчеты веса квадратного метра кровли. А потом данный показатель умножается на общую площадь крыши.
Кровельный пирог состоит из ондулина, слоя гидроизоляции (в данном случае — изоляции на полимерно-битумной основе), слоя теплоизоляции (будет вестись расчет веса базальтовой ваты) и обрешетки (толщина досок составляет 25 мм). Вычислим вес каждого элемента по отдельности, а потом сложим все значения.
Расчет кровли двухскатной крыши:
- Квадратный метр кровельного материала весит 3.5 кг.
- Квадратный метр гидроизоляционного слоя весит 5 кг.
- Квадратный метр утеплителя весит 10 кг.
- Квадратный метр обрешетки весит 14 кг.
Теперь вычислим общий вес:
3.5 + 5 + 10 + 14 = 32.5
Полученное значение нужно умножить на коэффициент поправки (в данном случае он равен 1.1).
32.5 * 1.1 = 35.75 кг
Получается, что квадратный метр кровельного пирога весит 35.75 кг. Остается умножить данный параметр на площадь крыши, тогда получится рассчитать двухскатную крышу.
Переменные нагрузки на кровлю
Переменными называются такие нагрузки, которые действуют на крышу не постоянно, а сезонно. Ярким примером является снег в зимнее время. Снежные массы оседают на кровле, создавая дополнительное воздействие. Но весной они тают, соответственно, давление снижается.
К переменным нагрузкам относится и ветер. Это тоже погодное явление, которое действует не всегда. И таких примеров очень много. Поэтому важно учитывать переменные нагрузки при расчете длины стропил двускатной крыши. При вычислении нужно брать во внимание множество различных факторов, воздействующих на крышу здания.
Теперь подробнее рассмотрим снеговые нагрузки. При расчете данного параметра нужно использовать специальную карту. Там размечена масса снежного покрова в различных регионах страны.
Для вычисления данного вида нагрузки используется следующая формула:
S = Sg х µ
Где Sg — показатель местности, взятый по карте, а µ — поправочный коэффициент. Он зависит от уклона крыши: чем уклон сильнее, тем меньше коэффициент поправки. И тут есть важный нюанс — для крыш с уклоном от 60o его совсем не учитывают. Ведь с них снег будет просто скатываться, а не скапливаться.
Вся страна разделена на районы не только по массе снега, но и по силе ветров. Имеется специальная карта, на которой можно узнать данный показатель в определенной местности.
При расчете стропил кровли ветровые нагрузки определяются по следующей формуле:
W = Wo * x
Где x — коэффициент поправки. Он зависит от месторасположения строения и его высоты. А Wo — параметр, выбранный по карте.
Расчет размеров стропильной системы
Когда с расчетом всех видов нагрузок покончено, можно переходить вычислению размеров стропильной системы. Выполнение работы будет отличаться в зависимости от того, какая конструкция крыши планируется.
В данном случае рассматривается двухскатная.
Сечение стропильной ноги
Расчет данного показателя основывается на 3 критериях:
- Нагрузки из предыдущего раздела;
- Удаленность перил;
- Длина стропил.
Существует специальная таблица сечений стропильных ног, в которой можно узнать данный показатель, основываясь на вышеописанных критериях.
Длина стропил в двускатной крыше
Теперь разберемся, как рассчитать кровлю двухскатной крыши. Для такой конструкции требуется монтаж более сложной стропильной системы.
При расчетах вручную потребуются базовые знания геометрии, в частности — теоремы Пифагора. Стропило — гипотенуза прямоугольного треугольника. Ее длину получится узнать, если разделить длину катета на косинус противолежащего угла.
Рассмотрим конкретный пример:
Требуется расчет длины стропил двухскатной крыши для дома с шириной 6 м, у которого наклон скатов равен 45o. Пусть L будет длиной стропил. Подставим все данные в формулу.
L = 6 / 2 / cos 45 ≈ 6 / 2 / 0.707 ≈ 4.24 метра.
К полученному значению нужно прибавить длину козырька. Она приблизительно равна 0.5 м.
4.24 + 0.5 = 4.74 метра.
На этом исчисление длины стропил для двухскатной крыши закончено. Это был ручной способ выполнения задачи. Существуют специальные компьютерные программы, предназначенные для автоматизации данного процесса. Проще всего использовать «Аркон». Это полностью бесплатная программа, с которой легко разберется даже плохо разбирающийся в компьютерах человек.
Достаточно просто указать вводные параметры на основании размеров дома. Программа самостоятельно выполнит расчеты и покажет необходимое сечение, а также длину стропил двускатной крыши.
kryshadoma.com
Расчет стропил своими руками — изготовление и монтаж пошагово!
Стропильная система – «скелет» любой кровельной конструкции. От правильности его изготовления и установки напрямую зависит надежность, качество и долговечность сделанной крыши. При желании с обустройством стропильной системы можно справиться самостоятельно. Хотите узнать как? Изучите следующее руководство!
Стропила своими руками
Элементы стропильной системы крыши
Содержание статьи
Разновидности стропильных систем
Существуют наслонные и висячие стропильные системы. По статистике чаще всего применяются конструкции наслонного типа. При обустройстве такой системы стропила упираются в мауэрлат. Функцию центральной части выполняет простой коньковый прогон. Для увеличения прочности системы монтируются поддерживающие балки.
Разновидности стропильных систем
Устройство стропильной системы двухскатной крыши
В случае же с висячими стропилами конструкция системы комплектуется дополнительными стойками, способствующими оптимальному распределению нагрузки по всей площади кровельной конструкции.
Виды стропил
Изготовление и монтаж стропил обеих разновидностей осуществляется в аналогичной последовательнос
Видео — Стропильная система
Конструкция стропильной системы
Конструкция стропильной системы
Любая стропильная система состоит из таких основных компонентов:
- стропильные ноги. Монтируются параллельно по отношению к скатам. Предотвращают прогиб кровельной конструкции;
- прогон. Представляет собой поперечный брус, устанавливаемый продольно сверху;
- лежни и стойки – поддерживают прогоны стропильной конструкции;
- подкосы – компоненты подстропильной фермы, благодаря которым обеспечивается дополнительная устойчивость стропил.
Схема стропил
Для расчёта используйте калькулятор расчета длины стропильных ног.
Из чего делать стропила?
Из чего делать стропила
Узел крепления к балке
Чаще всего стропила изготавливаются из хвойной древесины. Это сравнительно недорогой, достаточно прочный и простой в обработке материал
В случае самостоятельного изготовления стропил лучше всего использовать брус сечением 10х10 либо 15х15 см.
Также при выборе древесины нужно обращать внимание на ее влажность. Максимально допустимый показатель – 20%. При более высоких значениях материал даст усадку, что приведет к нарушению конфигурации всей кровельной системы.
Видео — Ошибки строительства крыши
Предварительные расчеты
Стропильная система крыши
Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.
Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:
- длину стропил;
- шаг монтажа элементов;
- расчетные показатели будущих нагрузок.
Необходимая информация приведена в следующей таблице.
Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения
| Длина стропил, м | Расстояние между стропилами, см | Размер сечения бруса стропил, см |
|---|---|---|
| До 3 | 120 | 8х10 |
| До 3 | 180 | 9х10 |
| До 4 | 100 | 8х16 |
| До 4 | 140 | 8х18 |
| До 4 | 180 | 9х18 |
| До 6 | 100 | 8х20 |
| До 6 | 140 | 10х20 |
Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:
- мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
- диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
- затяжки – 5х15 см;
- прогоны – 10х10, 10х20 см;
- подкосы – 10х10 или 15х15 см;
- подшивочные доски – 2,5х10 см;
- ригели – 10х15 или 10х20 см.
![Расчет нагрузки на стропила]()
Расчет нагрузки на стропила
Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.
Расчет стропильной системы
Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.
Расчет стропильной системы
Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.
Стропила односкатной крыши
По возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метров
Для определения длины стропила воспользуйтесь теоремой Пифагора
Расчет сечения стропил зависит от материала кровли
Видео — Расчет стропил своими руками
Превращаем деревянный брус в стропила
Изготавливаем шаблон, с помощью которого будет выполняться дальнейшая работа. Стропила имеют однотипную конструкцию, так что шаблон позволит вам сэкономить силы и время.
Для разметки и подрезания стропил используйте шаблон
Для разметки и подрезания стропил используйте шаблон
Соединяем две доски по одному краю гвоздем. В результате вы должны получить конструкцию, напоминающую ножницы.
Изготовление шаблона
Схема шаблона
Ставим свободные края «ножниц» на опоры в точках будущего размещения стропил. Это позволит определить уклон кровельного ската.
Берем дополнительную пару гвоздей и фиксируем угол, установленный между досками. На этом шаблон готов. Дополнительно зафиксируйте его поперечной перекладиной. Чтобы установленный угол уклона кровельного ската не менялся под воздействием нагрузок, перекладину крепите саморезами.
Будьте предельно внимательны при создании шаблона. Даже из-за малейших отклонений вся конструкция может испортиться.
Далее делаем новый шаблон для подготовки монтажных зарезов на элементах системы. Используйте фанеру толщиной 0,5 см. Для укрепления применяйте 2,5-сантиметрову
С помощью готовых шаблонов делаем зарезы и начинаем собирать ферму.
Разметка противоположного конца стропил
Разметка противоположного конца стропил
Полноразмерный шаблон стропил
Видео — Стропильная система двускатной крыши
Порядок сборки фермы
Для удобства можно соорудить леса
Конструкция включает в себя опорные ноги и соединяющие компоненты. Ферма напоминает треугольник. Выполните работу в указанной последовательнос
Установка коньковой балки и первых стропил
Воспользуйтесь калькулятором расчёта высоты конька стропильной системы.
Ферму можно делать на земле с дальнейшим подъемом наверх либо же прямиком на крыше. Первый вариант более прост и удобен в выполнении.
Еще одно стропило на месте
Вид установленных стропил
Стропильную ферму собираем в следующем порядке. Сначала обрезаем заготовленный материал до нужного размера, стыкуем бруски верхними краями и скрепляем с помощью шурупов. Для предотвращения появления трещин в местах скрепления предварительно просверливаем в брусках отверстия диаметром немного меньше размера крепежных элементов.
Установка стропил
Коньковые балки
Также для соединения стропильных ног используем ригель. Фиксацию выполняем на полметра ниже верхней точки скрепления элементов. Ригели будут способствовать повышению жесткости конструкции и исключат риск прогиба. Крепление ригеля выполняем в выемках, предварительно обустроенных в стропилах посредством вырубки.
При необходимости стропила срезаются под углом, если этого требуют особенности обустраиваемой кровельной конструкции.
Установка стропильной фермы
Варианты врубки стропил в балку
Измерения и разметка вальмового стропила
Установку стропильных ферм выполняем в следующей последовательнос
- монтируем крайние фермы;
- фиксируем центральные фермы.
При установке крайних ферм придерживаемся следующих важных правил:
- основание треугольника устанавливаем на мауэрлат либо же верхний сруб в случае обустройства крыши деревянного строения;
- предварительно делаем в основании несколько отверстий для его последующего скрепления со срубом;
- обязательно контролируем прямолинейность установки фермы. Для этого используем отвес, закрепленный на ригеле;
- основание стропильной фермы закрепляем только после подтверждения ровности его установки;
- для обеспечения дополнительной устойчивости фермы закрепляем укосины от сруба к стропильной ноге. Длину подбирайте по ситуации, принципиального значения она не имеет;
- прежде чем затягивать укосину шурупами, повторно убеждаемся в прямолинейности ее размещения.
![Стропильная система]()
Стропильная система
![Изготовление нижних поясов стропильных ферм]()
Изготовление нижних поясов стропильных ферм
![Сборка стропильной фермы]()
Сборка стропильной фермы
![Сборка стропильной фермы]()
Сборка стропильной фермы
![Стропильные фермы установлены в проектное положение]()
Стропильные фермы установлены в проектное положение
После завершения монтажа крайних ферм переходим к фиксации центральной и последующих конструкций, если их размещение предусмотрено проектом. Оптимальный шаг установки ферм – 100 см.
Для закрепления центрального стропильного треугольника используем временные укосины. После того как будет установлен козырек, укосины можно убрать. Рекомендации по креплению центральных и остальных ферм такие же, как и в случае с крайними конструкциями.
После установки всех элементов конструкции приступаем к креплению обрешетки и дальнейшему обустройству кровельной системы: влаго-, тепло- и пароизолированию
Каркас дома со стропилами
Удачной работы!
Сборка коньковой фермы
Монтаж коньковой фермы
Монтаж стропил
Монтаж стропил
Видео – Стропила своими руками. Односкатная крыша
Видео — Вальмовая крыша. Стропильная система
stroyday.ru
Калькулятор расчета длины стропильных ног с пояснениями
Ссылка на статью успешно отправлена!
Отправим материал вам на e-mail
Базовыми элементами любой крыши являются стропила. Они подвергаются нагрузкам в процессе эксплуатации. На этапе проектирования приходится заниматься расчетом их длины. Для более быстрых вычислений линейных параметров можно воспользоваться представленным калькулятором, который является универсальным, так как позволяет получить результат для различных типов конструкций.
Демонстрируется стропильная система, образующая две одинаковые плоскости вверху
Содержание статьи
Подходящие для проведения вычислений формы крыш
В программе, используемой для определения длины стропил, можно указать несколько типов крыш. Самый простой вариант – это создание односкатной конструкции. Однако в связи с низкими эстетическими характеристиками и невозможностью устройства под ней чердачного помещения такой вариант используют преимущественно при возведении хозяйственных построек.
Двускатные крыши более популярны. При возведении строений частного сектора они могут быть актуальны. У них имеется два равнозначных ската, сходящихся непосредственно в одной линии. Благодаря простой технологии возведения, работы не занимают много времени.
Основной фигурой является треугольник
Калькулятор позволит произвести вычисления даже для вальмовых и шатровых крыш, имеющих четыре ската. Их в основном делают для снижения ветровой нагрузки. Внутри конструкций можно устраивать дополнительное помещение, но из-за обтекаемой формы его размеры будут не слишком велики.
Калькулятор расчета длины стропильных ног
Алгоритм расчета
Вычисления строятся на теореме Пифагора, которая дает возможность узнать длину гипотенузы, если известны катеты. Одним из них является высота конька, верхнего узла или выступающего края, в зависимости от типа верхней части строения. В калькуляторе достаточно ввести форму конструкции, а не стороны этого треугольника.
Программа для расчета протяженности стропильных ног способна также определить протяженность откосных элементов шатровой или вальмовой крыши. Однако конструкции должны иметь классический вид.
С увеличением крутизны элементы становятся значительно длиннее
Воспользовавшись готовым решением, можно в значительной степени упростить вычислительный процесс. Необходимо лишь ввести исходные данные в пустые поля формы. После нажатия на кнопку начала расчетов удастся получить длину стропил непосредственно в метрах. При желании перевести ответ в сантиметры или миллиметры не составит труда.
Экономьте время: отборные статьи каждую неделю по почте
homemyhome.ru
размеры, как подобрать, расчеты, толщина и длина
Строительство прочной и надежной стропильной системы – дело непростое. В сооружении каркаса будущей крыши важна каждая мелочь, ведь это только в жарких странах можно водрузить охапку сена на незамысловатую конструкцию, и она будет служить верой и правдой. Но в условиях российского климата, где сильный ветер способен сорвать крышу с целого завода, а снег накапливается до нескольких тонн, к крыше и ее «скелету» предъявляются совсем другие требования. А потому еще на стадии проектирования, в центре внимания – доска для стропил со всеми своими параметрами, как длина, толщина и материал изготовления.
Поэтому, если вы хотите быть спокойными за новую крышу и ее долговечность, изучите основные принципы подбора элементов ее конструкции: какая доска предназначена для того, чтобы нести и распределять основную нагрузку, какой нужен брус между стропилами и какой материал приобрести для обустройства конькового прогона и внутренних затяжек ферм. А наша статья поможет вам разобраться во всех этих тонкостях.
Итак, начнем с того, где как именно вы будете закупать стропила – от этого зависит то, насколько дотошно нужно будет рассчитывать параметры каждой доски в конструкции.
Так, идеально, если вы сможете доверить закупку досок и балок опытному специалисту, т.к. он даже на глаз способен оценить качество материала и понять, достаточно ли будет приобретенного количества. Хотя, руководствуясь нашими советами, вы и сами вполне справитесь с такой задачей.
Этот небольшой видео-ролик вам поможет понять, какие именно доски подходят для стропильной системы:
Всего у вас три варианта приобретения стропильных досок, и разберем преимущества и недостатки каждого из них.
Способ №1. Кубометры пиломатериала
Итак, обратите внимание на такие важные моменты. Если вам предлагают древесину в кубометрах – это вполне приемлемый способ, вы просто указываете в специализированной компании количество кубометров досок и бруса. А уже на месте все это обработаете защитными пропитками и построете крышу.
Единственный момент – работы будет много, как и отходов. Поэтому вам необходимо будет приобрести досок на 10% больше, чем бы вы изначально планировали согласно со своими расчетами, чтобы был запас на подрезку, отходы и неожиданные дефекты, до этого необнаруженные.
Способ №2. Нарезанные на заказ доски
Еще один вариант – приобрести готовые стропила уже после резки. Многие компании на заказ режут древесину под нужные параметры и предоставляют уже готовый вариант, остается только собрать на крыше саму конструкцию. Отходов здесь уже будет минимум, работа пойдет быстрее, важно только, чтобы предварительно угадать с размерами стропил. Но есть один минус: в общем комплекте может не доставать одной-двух досок. Ведь не всегда на таких предприятиях работают особо внимательные люди и не факт, что те же рабочие не припрячут по бруску из каждого заказа. А вам придется закатывать рукава и изготавливать дополнительные шаблоны для отсутствующих элементов.
Как заказать готовые нарезанные доски для стропил? Просто изготавливаете проект крыши в бумажном варианте или специальной программе, показывайте проектировщику, а затем – представителю фирмы. Довольно просто!
Способ №3. Готовые стропильные фермы
Третий вариант – закупить готовые стропильные фермы. Их легче устанавливать на стены прямо на крыше, чем собирать отдельно, и вся конструкция собирается за 1-3 дня. Причем для этого уже не нужен плотник! Такие стропильные фермы собираются еще в заводских условиях и получаются вполне даже качественными. Вам остается только их установить и соединить в коньке.
Отходов здесь у вас вообще не будет, но, конечно же, готовые стропильные фермы обойдутся дороже, чем просто доски для стропил. Кроме того, обычно с фирмы изготовителя даже присылают на объект замерщика, чтобы он сам лично проверил расстояние между стенами дома и скорректировал что-то в проектной документации. А это уже что-то вроде подстраховки для вас, особенно, если расчеты стропильной системы кажутся для вас сложными (они и профессионалам даются нелегко, поверьте).
Итак, если затея заказать обработку и нарезку досок вам не по душе, тогда готовьтесь к тому, чтобы побывать одновременно и проектировщиком, и архитектором, и плотником. По сути, все, что вам нужно будет знать о своих стропилах, – это угол их наклона, сечение, расстояние и метод крепления.
Если вы когда-либо наблюдали за работой профессионалов, тогда наверняка вас восхищало то, насколько виртуозно и без особых усилий они отмеряют нужную длину стропил и делают в их сложные вырезы. При этом все, что нужно им знать, это – параметры крыши. И при этом они пользуются самыми элементарными инструментами: плотницким угольником, собственными записанными расчетами или «умной» книгой. Но, по-хорошему (и по всем правилам), следует изначально все рассчитать при помощи специальных строительных калькуляторов. К слову, сегодня популярны также специальные приложения для смартфонов. Хотя самые основные расчеты вы без проблем сделаете самостоятельно.
Итак, раз уж если вы взялись за изготовление стропил из досок самостоятельно, значит вы точно уже знаете ширину здания и толщину коньковой доски. И здесь важно не допустить ошибку при подсчете будущей длины стропила: от полной ширины здания обязательно отнимите толщину коньковой доски. Поверьте, многие об этом почему-то забывают. Теперь разделите полученный результат на два и вас получится пробег каждой стропильной ноги.
Угол наклона крыши можно определить при помощи геометрических формул, а тип формулы зависит от того, крышу какой формы вы собираетесь строить: классическую двускатную, или более сложную четырехскатную. Ведь конструктивные узлы у них разные, и требования к способности выдерживать определенные нагрузки – тоже.
Стропила для двускатной крыши: простой расчет
Стропила для двускатной крыши изготавливать проще всего, ведь, по сути, они представляют собой стандартные треугольники, которые важно лишь расположить в ряд строго вертикально, с определенным шагом, и закрепить верхушки коньковым прогоном:
Здесь довольно легко рассчитать длину стропила от конька до стены – это гипотенуза треугольника:
Стропила для четырехскатной крыши: треугольники + прямоугольники
Изготовить стропила для стандартной четырехскатной крыши (шатровой, вальмовой) вам будет немного сложнее, т.к. здесь необходимо делать более точные расчеты:
Стропильная система четырехскатной крыши отличается тем, что здесь устанавливаются стропила, которые направлены к углам стен – диагональные. И даже больше: на такие доски опираются другие стропила скатов. Из-за этого накосные (другое название «диагональные») стропила несут нагрузку в полтора раза больше, чем обычные, и длина их тоже превышает стандартную длину досок.
Чаще всего такие стропила делают спаренными:
Стропила для необычных форм крыши: сложное проектирование
У скатных и плоских крыш – стандартные правила изготовления стропил, расчет нагрузок и конструкции. Но совсем другой подход в строительстве пристроек, беседок и других хозяйственных объектов. Здесь далеко не всегда крыша должна быть чем-то вроде миниатюрной копии большой и настоящей. Наоборот, важно все продумать, чтобы вложиться в бюджет и правильно сочетать маленькую конструкцию с большой.
Например, как вариант, для устройства крыши пристройки к дому изготавливаются особые удлиненные стропила:
Продемонстрированные стропила не создают точечных нагрузок на край крыши (как это часто, к сожалению, встречается в практике частного строительства), и в итоге крыша не кренится с годами в одну сторону. Здесь нагрузка, благодаря необычной длине стропил, распределяется равномерно, с меньшим давлением и по всем скату. Да и выглядит такая конструкция более грамотной и профессиональной.
А вот такие стропила делают для круглых крыш небольших домов, хозпостроек и беседок:
И, наконец, в отдельных случаях часть стропил и вовсе не играет никакой функциональной роли во всей конструкции – только декоративную. Изготовление их занимает немало времени, зато делать расчет на прочность вообще не нужно. И посмотрите, как всего одна дополнительная доска в стропильной системе совершенно меняет весь вид крыши:
Гнутые доски для стропил стрельчатой крыши
И, наконец, если вам нравятся необычные и модные крыши со стрельчатой формой, то знайте: все это тоже реально воплотить в жизнь. Такие доски действительно изготавливают: распаривают до 100 градусов в заводских условиях, и, при повышенной влажности, придав эластичность, гнут по специальному шаблону. Только после этого их склеивает и высушивают в специальных камерах.
Еще, дополнительно, по линии сгиба таких брусьев делают специальные пропилы, что тоже доставляет своих сложностей, и потому такая стропильная система обойдется дороже. И если говорить о частном строительстве, весь этот технологический этап вам провернуть будет сложно. Но возможность такая есть.
А с конструкцией и параметрами стропил мы разобрались, а теперь перейдем к самому сложному шагу – расчету суммы всех нагрузок, которые воздействуют на такие крыши. Благодаря ответу на такие вопросы вы сможете рассчитать не только длину стропил, но и их сечение, которое будет надежным.
Итак, отталкиваться нужно будет от того, в какой именно местности вы проживаете. Ведь именно от этого и зависит доска для стропил: размеры подбираются так, чтобы крыша сохраняла максимальную целостность и при этом успешно противостояла как статическим, так и динамическим нагрузкам.
Вот вся совокупность нагрузок, которые вам придется учитывать при проектировании стропильной системы и ее параметров:
Что такое предельные состояния крыши?
А теперь – подробнее. Для того, чтобы точно определить, какое сечение стропил необходимо для устройства крыши, сначала нужно произвести расчет сумы всех-всех возможных нагрузок. Этот расчет делают по так называемому методу «предельных состояний», когда конструкция крыши теряет свою способность сопротивляться внешним воздействием ветра, большому количеству снега или получает при этом значительную деформацию.
Когда это происходит? Когда у конструкции крыши уже исчерпана несущая способность, устойчивость и выносливость. Т.е. это тот самый момент, когда снега на крыше так много, что стропильная система не выдерживает его и ломается, или конструкция крыши такова, что сильный ветер способен в итоге ее сорвать. Причем здесь учитывать нужно одновременно данные как статических, так и динамических нагрузок:
- когда снег, утепление и кровельное покрытие давят на крышу, это – статическая нагрузка;
- ветер и другие воздействия, которые вызывают раскрытие узлов крыши или прогиб стропил – это динамические нагрузки.
Если крыша не справится со всем этим по отдельности или в совокупности, то это приведет к негативным последствиям. Кроме того, опасно само по себе, когда у стропил возникают трещины, прогибы и другие поначалу не заметные проблемы, которые плохо сказываются на несущих способностях конструкции. Очень важно не допустить всего этого.
Как узнать типичные нагрузки определенной местности?
Для того, чтобы дотошно рассчитать давление на крышу, у нас есть отдельная статья. Вам нужно будет просто посмотреть по карте вашей местности среднестатистические ветровые и снеговые нагрузки, по ним определить минимальную толщину сечения стропил и их минимальный шаг расположения вдоль ската:
У вас есть два пути работы со всеми этими данными:
- Способ №1. Рассчитать все до миллиметра при помощи специальных формул, онлайн-калькулятора или ума нанятого специалиста по крышам.
- Способ №2. Ориентироваться на традиции строительства в конкретном регионе и сделать самые простые подсчеты с запасом.
Дело в том, что неспроста в каждой стране дома между собой похожи. Например, в самых снежных регионах России издавна строят высокие острые крыши, а в особо ветренных – больше пологие. Если стандартная высота снежного покрова в вашей местности выше средней по стране, тогда либо вам лучше построить крышу с крутыми скатами, либо делать стропила в два раза толще и прочнее, чтобы они смогли выдержать всю необходимую нагрузку. Поэтому, если вы хотите приобрести доски для стропил со стандартными значениями, организуйте такой же угол наклона крыши, как у соседей – вот и вся хитрость.
Итак, если вы знаете, какая примерно будет действовать нагрузка на крышу в процессе ее службы, то узнаете и ту, что будет воздействовать на каждое отдельное стропило. Как? Просто делите нагрузку на их количество, и здесь важно знать, справятся ли сами стропила с возложенной на них ответственностью. А это, в свою очередь, тоже можно выяснить.
Абсолютно на каждое стропило воздействуют самые разные физические силы. И чем больше стропил на каждом промежутке – тем легче каждому из них по отдельности, и наоборот. Но ведь сплошные ряды ставить смысла нет, а поэтому рациональнее все рассчитать и подстраховаться.
Напряженные состояния у стропил из разной древесины
Как именно сработает во время эксплуатации стропило на изгиб и растяжение, зависит не только от его толщины, но и из какого материала оно изготовлено. А именно – из какого сорта, породы и влажности древесины. Разобраться в этом вам помогут такие таблицы данных:
Вот некоторые особенности подходящих для стропил пород дерева:
- Лиственные породы деревьев обладают меньшей гибкостью, по сравнению с сосновыми, и их свойства во всех направлениях отличаются. Поэтому доски из этой древесины реже используются конкретно для стропил. С другой стороны, у лиственницы настолько хорошие характеристики, что ее можно сравнить с дубом по долговечности.
- Сосна относительно недорогая, но обладает большим количеством сучков. С другой стороны, смолистое дерево всегда обеспечит высокую стойкость загниванию, а сосновый брус отлично подходит для обустройства стропильной системы благодаря своей легкости и прочности.
- Ель же идеально подходит для балок перекрытий и стропил. Причем сухая ель такая же прочная, как и сосна. Такая древесина отлично подойдет для тех участков, на которые идет вся нагрузка.
- Древесина из дуба более прочна и долговечна, и потому дороже, ведь для того, чтобы ее можно было использовать в строительство, его возраст должен быть около 120 лет! Тогда как у сосны – всего 30.
- Все остальные породы древесины использовать для изготовления стропил следует осторожно, внимательно изучая их свойства.
Итак, подведем итог: главное свойство древесины как материала – это прочность на прогиб. Но, если такого не достаточно, доски просто наращивают по длине. Кроме того, согласно СНиПам “Нагрузки и воздействия”, нагрузка на все стропила бывает неравномерной, стропило слева может быть нагружена куда более, чем стропило справа, а поэтому всегда нужно перестраховываться и брать такие значения с запасом.
Выбор длины и сечения стропильных элементов
Все стропильные ноги изготавливаются одинаковой толщины и длины, в зависимости от шага стропил и нагрузки, которая на них будет действовать:
В разных формах крыши стропильные фермы крепятся по-своему, и наиболее популярны сегодня две основные конструкции: с висячими и наклонными стропилами.
- Наслонные стропила жестко связаны между собой, лежат в одной плоскости и имеют всего две точки опоры – это наружные стены. И стропила при этом опираются на мауэрлат или же верхний венец сруба.
- Висячие фермы, напротив, состоят из стропильных ног, которые работают на сжатие и изгиб, и под тяжестью конструкции происходит их распирание, которое передается на стену. Чтобы компенсировать эти силы, стропильные ноги необходимо стянуть затяжками – это горизонтальные балки, которые нужно будет закрепить в основании стропил или выше. Их тоже важно правильно рассчитать.
И длина стропил обоих вариантов стропильной системы зависит напрямую от угла наклона крыши:
И даже больше: зная высоту будущей крыши и ширину торца дома, вы сразу определите длину стропил, при помощи самых обычных формул из курса школьной геометрии.
Если вам приходится делать стропильные элементы более тонкими, чем необходимо, тогда их нужно укреплять подкосами, ригелями и стойками. Но, порой придать жесткости всей стропильной системе необходимо ввиду проекта самой постройки. Например, пролеты будут большими, или дом находится в местности с неблагополучными климатическими условиями. Для этой цели применяется комбинированная стропильная система из дерева и металла, где металл на берет на себя самые ответственные участки.
В таком случае естественная деформация древесины досок для стропил уже не сыграет свою негативную роль, и можно спокойно относится к выбору параметров. Металлические элементы в такой системе устанавливаются как самостоятельные стропила, так и в качестве элементов усиления стропильных ног. В итоге металлические вставки значительно увеличивает жесткость всей стропильной системы, хотя и усложняют при этом ее эксплуатацию.
Все дело в том, что конденсат любит оседать как раз на металле, и при контакте с деревянными частями вызывает их постепенное гниение. Вот почему в комбинированной системе доски для стропил предварительно обязательно обрабатывается влагозащитными средствами, и даже при необходимости применяется пленочная изоляция контакта дерева и металла. Кроме того, под такой крышей необходима грамотная вентиляция подкровельного пространства и постоянный контроль состояния деревянных стропил.
Конечно, чем проще стропильная система крыши, тем более ясны и понятны требования к параметрам всех ее элементов, тогда как со сложной крышей не всегда чувствует себя уверенно даже опытный специалист. Но главная задача и у новичка в этом деле, и у профессионала – добиться итогового качества всей конструкции!
krovgid.com