Как правильно выполнить расчет стропильной системы

    Для того чтобы крыша вашего дома прослужила максимально долго, необходимо не только приобрести надежный кровельный материал, но и правильно рассчитать сечение брусков для стропильной системы. От точности вычислений напрямую зависит функциональная пригодность и целостность всех без исключения конструкций особняка.

Виды нагрузки

При возведении крыши, расчет стропильной системы должен быть выполнен так, чтобы она способствовала равномерному распределению нагрузок. Конструкция должна быть сделана так, чтобы кровельный «пирог» смог выдержать практически любое внешнее воздействие. Но прежде всего, нужно знать какие именно нагрузки воздействуют на крышу. Всего специалисты выделяют три разновидности подобных воздействий:

  • Переменные – к ним относятся нагрузки от атмосферных явлений (снег, дождь, град, ветер и так далее);
  • Регулярные – это то, что будет воздействовать на стропильную систему постоянно (вес самой кровли и других материалов, установленное оборудование и так далее);
  • Особые или нетипичные нагрузки. К такому воздействию специалисты относят редкие ураганные ветры, возможные сейсмические толчки и прочие явления которые случаются нечасто.

Все перечисленные нагрузки и способы их расчета указаны в соответствующих строительных нормативах. При расчете переменных воздействий стоит учитывать формулы из СНиП, а также сведения об атмосферных осадках и ветрах в вашем регионе.

Например, при расчете нагрузки от снега применяется формула S=Sg* µ. Первое значение означает вес выпавшего за сезон снега на один квадратный метр площади крыши. Второй коэффициент определяется исходя из уклона ската. Чем круче крыша, тем меньше снега на ней будет накапливаться. При расчете ветровой нагрузки, учитывается и сила ветра в вашем регионе, и высота самой крыше.

Карта снеговых нагрузок России

Регулярные нагрузки рассчитать гораздо проще. Владелец сам знает, из чего состоит его кровельный «пирог», поэтому сделать правильные расчеты не так уж сложно. Для этого достаточно просто сложить вес всех материалов, из которых сделана кровля, утепление и гидроизоляция. При этом не забудьте и про установленное оборудование. Всевозможные антенны, «тарелки» спутникового телевидения, внешние блоки кондиционера элементы вентиляции и так далее.

Многие при возведении кровли стараются использовать легкие материалы. Таким образом, можно существенно сэкономить. Легкие кровельные и теплоизоляционные материалы проще монтировать. К тому же экономия выходит и из-за упрощения стропильной системы. Но такое «облегчение» крыши может сыграть плохую шутку. Если ветер будет довольно сильным, то кровлю легко сорвет. А это приведет к куда большим расходам, чем при ее монтаже.

Учесть нетипичные нагрузки очень сложно. Если про сейсмическое воздействие в своем регионе каждый житель знает, то — вот предугадать ураганный ветер практически невозможно. Тут стоит учесть многолетние наблюдения. Если в вашем регионе ураганы бывают раз в десять лет, а то и реже, то учитывать их влияние нет смысла.

Это тоже важно знать: Стропильная система для мансардной крыши

Для правильно расчета стропильной системы очень важно знать, какая нагрузка будет воздействовать на кровлю. Тут стоит учитывать и атмосферные явления, и вес самого кровельного «пирога». Рассчитать все эти нагрузки можно при помощи СНиП, где указаны формулы и нормативы. Сделать правильный расчет нагрузки – это половина дела в создании верного устройства стропильной системы.

Расчет деревянных стропил крыши

Обычно в частном строительстве для устройства крыши дома используется деревянная стропильная система, которая обычно состоит из стропил (верхний пояс стропильной системы), обрешетки, подкосов, затяжек, стоек и прогонов.

Основным элементом из них являются стропила. Именно от их надежности зависит “сложится” ли ваша крыша или нет.

Поэтому для того, чтобы этого не случилось данные конструкции необходимо рассчитывать – делать подбор минимально допустимого сечения по прочности и прогибу.

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Сделать это Вы можете на данной странице, где Вам предлагается произвести расчет деревянных стропил крыши (расчет обрешетки см. другой калькулятор) для восьми типов стропильной системы:

  • Тип 1 – односкатная крыша, в которой стропила опираются на две опоры.
  • Тип 2 – в основе стропильной системы лежит треугольник, стропилины которого опираются по двум точкам.
  • Тип 3 – двухскатная крыша, состоящая из треугольной стропильной системы, в которой используются подкосы.
  • Тип 4 – треугольная арка с затяжкой на опорах.
  • Тип 5 – стропила крыши с шарнирным опиранием по концам и жестким защемлением в области конька.
  • Тип 6 – в стропильной системе каждая стропилина опирается на три опоры.
  • Тип 7 – стропильная система, в которой стропилины соединены приподнятой затяжкой.
  • Тип 8 – стропильная система мансардной крыши, которая опирается на четыре опоры и имеет затяжку в области верхних опор.
Читайте также:  Выбираем материалы, которые подходят для отделки фронтонов домов

Примечание: Данный список можно было еще долго и долго продолжать. Но даже если Ваша крыша точно не соответствуют перечисленным типам, благодаря данному калькулятору Вы все равно сможете ее рассчитать. Просто нужно подобрать наиболее подходящий из предложенных.

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы – здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина – это одна из досок стропил.

Материал – здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) – размеры сечения стропилины.

Сорт древесины – здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка – ставится “Да”, если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП “Нагрузки и воздействия” нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила).

Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (qн)  и расчетные (qр) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева).

А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (qн1, qr1) и нагрузки справа (qн2, qr2).

Результат

Длины (L1 и L2) – расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) – углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (VA, VB и VC) – реакции, возникающие на опорах.

Усилия (NA, NC, ND и NE) – усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины – параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

Gстропил. – напряжение, возникающее в стропилах.

Rтреб – требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас – в случае, если Gстропил.>Rтреб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (Gстропил.

Стропильная система ломаной двухскатной крыши

Наклонные стропила называются так благодаря методу их монтажа: балки устанавливают в строениях со средней несущей стеной (промежуточной опорой). Существенно то, что концы наклонных элементов опираются на внешние несущие стены. Средняя часть балок – на промежуточные опоры. Висячие стропила закрепляются на опорах краев – на стенах, коньке кровли.

Конструкция висячих стропил работает на сжатие и на изгиб. Распирающее усилие снижается стяжкой, соединяющей стропила. В конструкции наклонных стропил балки работают на изгиб. Поэтому такая конструкция экономичней, чем все остальные.

Наиболее эффективным методом обустройства стропильной двухскатной крыши закономерно является комбинирование висячих и наклонных стропил. Такое сочетание снижает расход материалов и увеличивает прочность кровельной конструкции.

Расчет стропильной системы крыши

Инструкция для онлайн калькулятора расчета стропил

Укажите параметры деревянных стропил:

B – ширина стропила, важный параметр определяющий надежность стропильной системы. Искомое сечение стропила (в частности ширины) зависит от: нагрузок (постоянные – вес обрешетки и кровельного пирога, а также временные – снеговые, ветровые), применяемого материала (качества и его вида: доска, брус, клееный брус), длины стропильной ноги, расстояния между стропилами. Определить примерное сечение бруса для стропил можно с помощью данных таблицы (значение ширины – это большее значение из 3 колонки, например, при длине стропилины до 3000 мм и шаге 1200 мм искомое значение ширины 100 мм). При выборе ширины стропила обязательно учитывать рекомендации, наведенные в СП «Деревянные конструкции» и СП «Нагрузки и воздействия».

Длина стропилины, мм Шаг стропил, мм Сечение стропила, мм
До 3000 мм 1200 80х100
До 3000 мм 1800 90х100
До 4000 мм 1000 80х160
До 4000 мм 1400 80х180
До 4000 мм 1800 90х180
До 6000 мм 1000 80х200
До 6000 мм 1400 100х200
Читайте также:  Выбираем саморезы для профнастила и устанавливаем их правильно

Y – высота крыши, расстояние от конька до перекрытия чердака. Влияет на величину угла наклона крыши. Если планируется обустройство нежилого чердака, следует выбирать небольшую высоту (потребуется меньше материала для стропил, гидроизоляции и кровли), но достаточную для проведения ревизии и обслуживания (не менее 1500 мм). При необходимости оборудования жилого помещения под сводом крыши, для определения ее высоты необходимо ориентироваться на рост самого высокого члена семьи плюс 400-500 мм (примерно 1900-2500 мм). В любом случае нужно также учитывать требования СП (актуализированная редакция СНиП *). Следует помнить, что на крыше с небольшим углом наклона (маленькой высотой) могут задерживаться осадки, что негативно влияет на ее герметичность и долговечность. Однако, высокая крыша становится более уязвима к порывам сильного ветра. Оптимальный угол наклона находится в пределах 30-45 градусов.

X – Ширина крыши (без свесов), определяется шириной внешнего периметра Вашего дома.

C – размер свеса, важного конструктивного элемента крыши, защищающего стены и фундамент от осадков, определяется с учетом климатических условий Вашего региона (СП ) и общей архитектурной идеи. Для одно- и двухэтажных домов без организации наружного стока воды не меньше 600 мм. Если устроить систему водоотвода можно уменьшить до 400 мм (СНБ ). Согласно требованиям IRC-2012, пункта R802.7.1.1 (Международного строительного кода для 1-2 квартирных индивидуальных жилых домов) максимальная длина свободного свеса стропил, не требующая обустройства дополнительных опорных подкосов, 610 мм. Оптимальной величиной свеса считается 500 мм.

Z – это расстояние от верхней кромки стропила до выпила. Размер Z связан с шириной стропила простым соотношением – не более 2/3 его ширины (пренебрежение этим правилом значительно уменьшает несущую способность стропилины). Запил необходим для крепления стропила к мауэрлату – опоре, которая воспринимает нагрузки от крыши и перераспределяет на несущие стены.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите приближенный к требованиям ГОСТ чертеж и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать»

Длина до свеса стропила – этот размер нужно использовать для разметки запила стропилины к мауэрлату.

Длина свеса покажет, как далеко необходимо выпустить стропило за пределы периметра дома для получения заданного свеса крыши (С) защищающего от непогоды.

Рассчитав общую длину стропила и свеса не сложно узнать необходимое количество пиломатериалов нужной длины и оценить сколько надо реагентов для обработки древесины от гниения.

Расчет угла и сечения стропил: угол среза – это угол, на который необходимо зарезать концы стропил для соединения между собой. Под таким же углом к грани стропилины следует отмерять начало запила. Для соблюдения одинакового угла запила на всех стропилах желательно использовать шаблон.

Результаты расчетов

Крыша: Угол наклона крыши: 0 градусов.

Угол наклона подходит для данного материала.

Угол наклона для данного материала желательно увеличить!

Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: 0 м2.

Примерный вес кровельного материала: 0 кг.

Результаты расчетов

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): 0 рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: 0 кг/м2.

Длина стропил: 0 см.

Количество стропил: 0 шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки (для всей крыши): 0 рядов.

Равномерное расстояние между досками обрешетки: 0 см.

Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: 0 шт.

Объем досок обрешетки: 0 м3.

Примерный вес досок обрешетки: 0 кг.

Результаты расчетов

Регион снеговой нагрузки

Описание полей калькулятора

Рекомендации

Сделать все расчеты перед началом работ по возведению крыши достаточно просто. Единственное, что требуется – это скрупулезность и внимательность, не следует также забывать о проверке данных, после завершения процесса.

Одним из параметров, без которого в процессе расчетов не обойтись будет общая площадь крыши. Следует изначально понимать что этот показатель представляет, для лучшего понимания всего процесса вычисления.

Имеются некоторые общие положения, которых рекомендуется придерживаться в процессе расчета:

Рекомендации
  1. Первым делом определяется длина каждого из скатов. Эту величина равна промежуточному расстоянию между точками в самой верхней части (на коньке) и самой нижней (карниз).
  2. Вычисляя такой параметр необходимо учитывать все дополнительные кровельные элементы, например, парапет, свес и любого рода сооружения, которые добавляют объем.
  3. На этом этапе также должен быть определен материал, из которого будет конструироваться кровля.
  4. Не нужно учитывать при вычислениях площади элементы вентиляции и дымохода.

Лучше всего вам поможет в расчетах калькулятор стропильной системы двухскатной крыши.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши: калькулятор

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.

Расчет размеров стропильной системы

В данном случае рассматривается двухскатная.

Сечение стропильной ноги

Расчет размеров стропильной системы

Расчет стропильной ноги основывается на 3 критериях:

  • Нагрузки из предыдущего раздела;
  • Удаленность перил;
  • Длина стропил.
Расчет размеров стропильной системы

Существует специальная таблица сечений стропильных ног, в которой можно узнать данный показатель, основываясь на вышеописанных критериях.

Читайте также:  Черепица Braas — преимущества, состав, особенности монтажа

Расчет размеров стропильной системы

Стандартные значения

В качестве примера мы возьмем климатические условия характерные для широты Москвы и области.

Тут для мауэрлата применяется брус:

  • 100 на 100 миллиметров;
  • 150 на 100;
  • 150 на 150.

Из материала сечением 200 на 100 миллиметров изготавливают:

  • стропильную ногу;
  • диагональную ендову.
Стандартные значения

Для прогонов берут брус:

  • 100 на 100;
  • 200 на 100;
  • 150 на 100.

Кроме того, для:

  • затяжки хватит досок 150 на 50;
  • ригелей – брус 200 на 100 или 150 на 100;
  • стоек – 100 на 100 либо 150 на 150;
  • на карнизы, кобылку и подкосы – 150 на 50;
  • подшивка и лобовая доска – 22 на 100 мм.

Виды стропильных систем двускатной крыши

Двускатная стропильная система бывает с висячими и наслонными стропилами. Как одна, так и другая схемы могут быть применены для обустройства кровли из металлочерепицы. Чтобы знать, чем они отличаются друг от друга, и из каких элементов состоят, стоит рассмотреть каждую из них. Здесь нужно отметить, что в ниже представленных схемах указаны только лишь основные элементы стропильных систем, но при необходимости они могут быть усилены дополнительными деталями, о которых речь шла выше.

Наслонная стропильная система

Двускатная стропильная система наслонного типа опирается на внутреннюю стену здания

Наслонная стропильная система состоит из следующих основных элементов:

1 – Несущие стены.

2 – Мауэрлат.

3 – Стойка, установленная на лежень.

4 – Стропило.

5 – Обрешетка.

Наслонная система отличается от висячей тем, что устанавливается на строение, имеющее внутренние капитальные перегородки. Капитальные внутренние стены используются для закрепления на них лежня, на который устанавливаются стойки, подпирающие коньковый прогон, с которым скрепляются верхние концы стропильных ног. Затем на стропила фиксируются доски обрешетки.

Эта конструкция более популярна, чем висячая, так как надежна и проста в монтаже.

крепления для стропил

 Висячая стропильная система

Висячие стропила опираются только на боковые стены здания и соединяются на коньке

Схема висячей стропильной системы выглядит так, как показано на иллюстрации, и включает следующие основные элементы:

1 – Несущие стены.

2 – Мауэрлат.

3 – Стропило.

4 – Обрешетка.

5 – Затяжка (ригель).

Висячая система стропил монтируется на две внешние несущие стены, на которые предварительно закрепляется мауэрлат. Этот вариант крыши может быть применен только в том случае, если расстояние между несущими стенами составляет не более 7000 мм, так как кроме них дополнительная опора для стропильной конструкции кровли отсутствует. Такую систему обычно оснащают затяжками, подкрепленными откосами – эти элементы снимут часть нагрузки со стен строения.

Кроме наслонных и висячих систем, существуют комбинированные варианты, которые включают в себя отдельные элементы той и другой конструкции.

Когда стропильная системы будет выбрана, рекомендовано перед покупкой материалов, составить подробный чертеж крыши с проставленными размерами — так будет легче вычислить количество всего необходимого и сумму на их приобретение. Кроме этого, такая схема значительно поможет произвести монтажные работы. Но для того, чтобы составить чертеж, придется провести некоторые расчеты.

Расчет параметров стропил

Отталкиваться в данном случае нужно от шага, который выбирается с учетом конструкции крыши индивидуально. На этот параметр влияет выбранный кровельный материал и общий вес крыши.

Варьировать такой показатель может от 60 до 100 см.

Чтобы вычислить количество стропил необходимо:

Расчет параметров стропил
  • Узнать длину ската;
  • Разделить на выбранный параметр шага;
  • К результату прибавить 1;
  • Для второго ската, показатель умножить на два.

Следующий параметр для определения — это длина стропил. Для этого нужно вспомнить теорему Пифагора, по ней проводится данный расчет. Для формулы необходимы такие данные:

  • Высота крыши. Эту величину выбирает каждый индивидуально в зависимости от необходимости обустраивать жилое помещение под крышей. Например, такая величина будет равняться 2 м.
  • Следующая величина – это половина от ширины дома, в данном случае – 3м.
  • Величина, которую необходимо узнать – это гипотенуза треугольника. Высчитав этот параметр, отталкиваясь от данных для примера, получается 3, 6 м.

Важно: к полученному результату длины стропил, следует прибавить 50-70 см с расчетом на запил.

Кроме того, следует определить какой ширины выбирать стропила для монтажа.

Расчет параметров стропил

Стропила можно изготовить своими руками, как это сделать, вы можете прочитать .

Для такого параметра нужно учитывать: