Программа построение стропильной системы крыши. Расчёт стропильной системы. Каким качеством должен обладать кровельный материал

03.03.2020

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

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

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

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

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

Либо воспользоваться окном Редактор крыши и внести все необходимые параметры.

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

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

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

Размещено 07.04.2017

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

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

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

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

Факторы, которые нужно учесть при расчёте

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

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

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

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

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

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

Как рассчитывается постоянная нагрузка на стропильную систему?

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

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

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

Слой теплоизоляционного материала.

Гидроизоляция крыши.

Материал, используемый в качестве основного кровельного покрытия.

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

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

Расчёт снеговых нагрузок на стропильную систему

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

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

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

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

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

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

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

Расчёт ветровой нагрузки на стропильную систему

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

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

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

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

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

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

Расчёт конструкции фермы и параметров стропильных ног

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

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

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

Длина стропильных ног;

Шаг, с которым будут монтироваться стропила;

Величина известных нагрузок.

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

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

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

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

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

Обсудить на форуме

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

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

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

ВАЖНО!

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

Итак, поехали.

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

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

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

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

Примечание.

Параметр прогиба берется из таблицы.

Ru – указано для древесины.

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

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

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

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

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

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

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

Особенности стропильной системы

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

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

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

Основные требования при выборе материала стропил

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

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

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

Видео по теме:

Разновидности стропил

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

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.
– устанавливаются, когда расстояние между наружными стенами, на которые устанавливается стропильная система не более 6,5 м.

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

Расчет нагрузки на стропила

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

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

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

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

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

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

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

Вид кровельного покрытия и его вес

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

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

Расчет стропил

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

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

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

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

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

Нагрузки могут быть:

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

Как рассчитать схему пирога кровли

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

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

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

Расчет ветровых нагрузок

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

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

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

Высота дома, измеряемая в метрах	А	Б
20	1,25	0,85
10	1	0,65
5	0,75	0,85

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

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

Расчет сечения стропил и других кровельных элементов

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

При выборе сечения бруса необходимо учитывать следующие моменты:

длину стропил;
шаг установки конструкций;
расчеты величины нагрузок.

Шаг, с которым устанавливаются стропила (см)	Длина стропил (метры)
Шаг, с которым устанавливаются стропила (см)	3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
215	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	-
175	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х200	100х250
140	75х125	75х175	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
110	75х150	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
90	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х250	75х200
60	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200

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

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

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

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

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

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

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

Каким качеством должен обладать кровельный материал

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

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

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

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

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

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

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

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

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

Важным шагом в подготовке к возведению крыши является расчет стропильной системы и балок перекрытия на прочность. В данной статье Вашему вниманию представлен пошаговый алгоритм расчета стропильной системы будущей крыши (на примере двухскатной крыши).

Первый этап: Определение снеговой нагрузки на крышу.

Для определения снеговой нагрузки необходимо прибегнуть к карте снеговых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

По карте определяется номер снегового региона, соответствующий положению строительства Вашего дома. По таблице определяется соответствующая региону снеговая нагрузка (см. таблицу ниже):

Если место застройки находится на границе регионов, то лучше выбирать большее значение снеговой нагрузки (тем самым увеличивая запас прочности будущей крыши).

Второй этап: Определение ветровой нагрузки на крышу.

Для этого используется карта ветровых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

По карте определяется номер соответствующего региона и значение ветровой нагрузки в данном регионе. Вычисленное таким образом значение ветровой нагрузки необходимо умножить на поправочный коэффициент (k), величина которого берется из нижеприведенной таблицы:

Небольшое пояснение по столбцам таблицы поправочного коэффициента k: А – открытые побережья водохранилищ, озер и морей, а также пустыни, лесостепи, степи и тундры; В – местности, равномерно покрытые препятствиями, такими как, лесные массивы, городские застройки и т. п.

Третий этап: Для дальнейших операций необходима компьютерная программа для расчета стропильной система.

После распаковки и установки программы необходимо открыть файл «расчет стропильной системы». При этом перед Вами появится первое окно «Нагрузки» (см. рисунок).

Необходимо изменить некоторые данные, расположенные в ячейках, залитых голубым цветом:

— В таблице «Исходные данные» нужно изменить угол наклона ската крыши на предполагаемый; — В той же таблице необходимо поменять шаг стропил на выбранный; — Значение «Нагр. Кровли» (нагрузка от собственного веса используемого кровельного материала) нужно выбрать в нижеприведенной таблице (см. таблицу):

холодный чердак

(Все остальные нагрузки – такие как вес стропил и обрешетки – учитываются программой автоматически).

Если в нижней части документа появилась надпись «Несущая способность обрешетки обеспечена!», то можно переходить к следующему этапу расчета; в противном случае необходимо изменить размеры обрешетки или шаг стропил (в зависимости от Вашего желания и кошелька, разумеется).

Четвертый этап: переходим во вкладку «Строп. 1» (расчет стропил с двумя точками опоры).

Можно заметить, что все внесенные ранее данные проставлены в таблицы автоматически (так будет и во всех последующих рабочих вкладках).

Если Вы устанавливаете стропила с двумя точками опоры, то необходимо внести некоторые поправки в данной вкладке:

— На схеме стропила меняем значение длины горизонтальной проекции (ячейка отмеченная голубым цветом); — В таблице «Расчет стропил» необходимо изменить толщину стропил «В, (заданное) на выбранное; при этом нужно учесть, что это значение должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.); — В строку «Принимаем Н» необходимо ввести выбранную ширин стропил (в см); при этом она должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.)» и «Нтр.,(прогиб)». Если все оформлено правильно, то все надписи под схемой стропил станут «Условие выполнено». При этом в строке «Н,(по сорт-ту)» появится значение, предлагаемое самой программой (можно принять его или выбрать любое другое, подходящее Вам – выбор остается за Вами).

Пятый этап: Открываем вкладку «Строп.2» (откроется окно для расчета стропил с тремя точками опоры):

— Вносим изменения на схеме стропил в ячейки, залитые голубым цветом; — Выбираем размеры сечения стропил по аналогии с этапом 4. Из получившегося расчета важно отметить значение изгибающего момента и вертикальной нагрузки, действующих на стойку (эти цифры понадобятся при расчете стоек и балок перекрытия). — При нажатии вкладки «Арка» откроется окно расчета стропильной системы коньковой арки (два стропила и затяжка).

Шестой этап: открываем вкладку «Стойка»:

данную схему

Седьмой этап: открываем вкладку «Балка»:

При внесении данных в таблицы данной вкладки важно учесть, что на балки перекрытия одновременно действует распределенная и сосредоточенная нагрузки:

эксплуатационная нагрузка

Этим этапом оканчивается расчет стропильной системы.

Важно учесть, что поскольку стропильные системы в основном состоят из древесины сосны, ели, европейской или японской лиственницы, никаких поправок в расчетную программу не вносилось. При использовании любой другой породы древесины необходимо будет подкорректировать расчет под соответствующую применяемую древесину.

Рассматривая возведенный дом, можно оценить конструкцию крыши, узор и цвет кровельного материала, общий дизайн здания. Однако то, что обеспечивает все это, увидеть невозможно. Стропильная система отвечает за все элементы, связанные с крышей здания, и именно от нее зависит долговечность, качество и комфорт дома. Расчет стропильной системы – это ведущий этап в проектировании здания, определяющий все параметры несущей конструкции.

Перед тем как начать расчет стропил, необходимо определиться с интенсивностью нагрузок, которые будут действовать на кровлю в течение всех сезонов года. По своей природе влияющие факторы классифицируется на:

Постоянного характера. Сюда относят ту нагрузку, которая будет действовать на стропильную систему постоянно. Вес кровли, обрешетка, гидроизоляция, пароизоляционный слой и другие элементы образуют стабильную величину с фиксированным весом.
Переменные показатели. В эту категорию относят климатические факторы: снег, осадки, ветер и его интенсивность.
Особые нагрузки. Здесь необходимо учесть климатические проявления повышенной интенсивности. Учитывать данный параметр стоит в местности с вероятной сейсмической активностью или же там, где возможны ураганы или особо сильный штормовой ветер.

Возведение крыши начинается с установки стропильной системы

Сложность расчетов обусловлена тем, что новичкам строительного дела тяжело учитывать все факторы влияния одновременно. Ведь кроме указанных показателей необходимо принимать во внимание вес и прочность самих стропильных досок, способ их крепления между собой и другие немаловажные, но малоизвестные величины. В помощь предлагается программа расчета стропил и ферм, но иногда логичнее воспользоваться формулами. Ведь именно самостоятельный анализ помогает «прочувствовать» все конструкционные особенности возводимой крыши.

Расчет постоянной нагрузки

Чтобы понять, как рассчитать длину стропил и на какие цифры при этом ориентироваться, сперва стоит определить общий вес «кровельного пирога». Чтобы получить итоговый показатель, необходимо вычислить вес одного квадратного метра каждого слоя. Среднестатистическая крыша состоит из элементов:

Обрешетка. Ее монтируют из досок небольшой толщины – обычно 2,5 см. Данная величина дает вес одного «квадрата», равный 15 кг.
Утеплитель.
Гидроизоляция.
Кровельный материал.

«Кровельный пирог», вес которого необходимо учитывать при расчете нагрузки на стропильную систему

Изучая технические характеристики любого из данных слоев, легко найти информацию о необходимой величине. Проведя суммирование всех данных, рекомендуется увеличить результат на 10 процентов, то есть умножить на постоянный коэффициент 1,1. Это поможет заложить запас прочности для планируемой стропильной системы.

Важно ! Опытные строители рекомендуют таким образом подбирать материалы, чтобы итоговый показатель нагрузки на один квадратный метр не превышал цифры в 50 кг.

Кто-то именует 50 кг завышенной величиной, однако стоит понимать, что излишек прочности не повредит. Определив вес кровельного пирога, стоит переходить к расчету второго показателя – снеговые нагрузки.

Расчет снеговой нагрузки

Этот показатель очень важен, так как большинство регионов испытывают со стороны снеговых осадков долговременное влияние. Чтобы тяжесть снега не проломила крышу, стоит побеспокоиться о дополнительной прочности заранее. Для расчета выведена формула, в которой используются коэффициенты из СНиП 2.01.07-85.

Формула: полная снеговая нагрузка = вес снега на 1 кв.м. х корректирующий коэффициент.

Первая величина определяется в зависимости от места расположения дома. По интенсивности выпадаемых осадков все регионы разделены на снеговые зоны, для которых выведено усредненное значение.

Карта снеговых нагрузок с указанием регионов

Корректирующий коэффициент также можно найти в указанном СПиПе. Он видоизменяется в зависимости от угла наклона ската крыши:

Для крыши, имеющей уклон более 60 градусов, данный показатель не используется, так как снеговая шапка не образуется на крутых скатах.
Для крыш с величиной уклона от 25 градусов, но менее 60 введена корректировка, равная 0,7.
Крыши с еще меньшим уклоном, практически пологие, нуждаются в поправочном коэффициенте, равном 1.

Стоит отметить тот факт, что снег распределяется по поверхности кровли неравномерно, образуя более интенсивные скопления в местах излома (выходы слуховых окон, ендовы и т. п.). Шаг стропил рекомендуется делать в этих местах минимальным – лучше установить спаренные элементы. Кроме этого, формируя слои кровельного пирога, стоит использовать в сложных зонах сплошную обрешетку и двойную гидроизоляцию.

Важно ! Любые расчетные результаты желательно умножать на 1,1, то есть увеличивать запас прочности на 10 %.

Определение ветровой нагрузки

Данный показатель имеет высокий уровень критичности, так как независимо от угла ската крыша подвергается опасности при сильном ветре. При малых углах наклона возникает угроза срыва и разрушения кровли под действием аэродинамической нагрузки. Большой же угол наклона приводит к тому, что крыша испытывает огромное давление ветра по всей своей поверхности.

Для расчета ветровой нагрузки также выведена формула с рядом поправочных коэффициентов.

Формула: ветровая нагрузка = показатель региона х коэффициент.

Карта ветровых нагрузок позволяет определить показатель региона

Показатель региона – это табличное значение, отраженное в СНиПе, а вот коэффициент необходимо выбирать, учитывая высоту дома и местность, в которой расположено здание. Значения коэффициента меняются по следующей схеме:

Для домов высотой 20 метров значение для открытой местности равно 1,25, для территории с наличием препятствий (высокие дома, лес) – 0,85;
Для домов высотой 10 метров – 1, 0 и 0,65 соответственно;
Для низких домов высотой в 5 метров показатели равны 0,75 и 0,85 в зависимости от места расположения здания.

Принцип расчета стропил

Чтобы понять, как рассчитать стропила, надо учесть тот факт, что практически вся конструкция представляет собой систему треугольников, поэтому проблем с определением длины досок обычно не возникает. Но так как при расчете необходимо учесть нагрузочные показатели, шаг обрешетки, величину пролетов и особенности конфигурации самой крыши, то лучшим решением становится специальная программа для расчета стропил. В ней достаточно ввести все необходимые данные и получить итоговый результат.

Важно ! Мало какие программы могут проделать всю работу по конструированию. Чаще всего они оперируют уже готовыми цифрами по ветровой и снеговой нагрузке, а также запрашивают полную информацию по весу кровельных слоев.

Делая расчет стропильной конструкции, можно ориентироваться на таблицы стандартов. На строительном рынке ассортимент готовых стропил представлен досками длиной от 4,5 до 6,0 метров, но это не конечные величины. В зависимости от конструкции здания длина может быть изменена на необходимую.

Выбор сечения стропильного бруса определяется в зависимости от следующих факторов:

длина стропильной доски;
шаг, с которым будут установлены стропила;
известные показатели нагрузок.

Таблица, в которой собраны оптимальные значения, выглядит следующим образом:

Таблица расчетных величин сечения стропил

Однако стоит помнить, что в зависимости от региона, рекомендации могут меняться.

Расчет стропильной ноги – ее длины – это самая простая задача из всех озвученных. При поиске значения, советуем обратиться к теореме Пифагора, где катетами будут служить ширина дома и разница в высоте между его стенами, тогда гипотенузой будет та стропильная доска, длину которой необходимо найти.

Вся предоставленная информация подразумевает расчет деревянных стропил, если же речь пойдет об использовании металла, то цифры будут немного иными. Ведь прочностные характеристики этих двух материалов существенно отличаются, а это значит, что и показатели сечения и шага стропильной конструкции будут меняться.

Применяемые программы

Расчет стропильной системы дома нельзя назвать легким занятием. Ведь для получения корректных данных надо не только уметь оперировать формулами и исходными величинами, знать СНиПы, но и уметь чертить и обладать пространственным воображением. Если есть сомнения в собственных силах, но не хочется платить за расчетные сведение деньги, то можно воспользоваться профессиональными программами.

Среди высокоточных информационных продуктов можно выделить 3D Max и Автокад. При определенных навыках справиться с этими ПО не составит труда. Однако есть и еще более простые решения.

В программу для расчета стропил достаточно ввести необходимые параметры и получить результат

Например, программа Аркон позволяет создавать несложные эскизные проекты, имеет калькулятор для расчета длины и сечения стропил. В ней легко работать благодаря доступному интерфейсу и легкому вводу информации.

Также стоит отметить, что существуют онлайн-программы. Это калькуляторы, которые предоставляют данные о величинах стропильной системы по введенным пользователем сведениям.

Сращивание стропил

Если программа для расчета стропильной системы выдала информацию о том, что необходимы брусья большей длины, чем имеются в продаже, то решить эту проблему несложно. Существуют определенные методики по соединению стропил, обычно используют одну из трех:

соединение встык;
метод «косой прируб»;
соединение внахлест.

Методика «встык» подразумевает точный расчет сечения стропил, ведь при данном методе будет происходить соединение торцевых частей брусьев, обрезанных строго под прямым углом. Стык закрывается накладками, величина которых должна быть более полуметра. Если для накладок используются деревянные элементы, то крепление осуществляют длинными саморезами, располагая их в шахматном порядке. Но более прочное соединение обеспечивают металлические пластины, установленные в области стыка при помощи гаек и болтов.

Сращивание стропил в строительной системе делается так, чтобы на места соединений нагрузка влияла как можно меньше.

«Косой прируб» используется, когда торцевые части стропил спилены под углом в 45 градусов. Соединение в данном случае ведется насквозь болтами, диаметр которых – 12-14 мм.

Наращивание внахлест – самый простой, но самый расходный способ. Его суть состоит в том, что концы стропильных досок укладываются друг на друга с пересечением не менее 1 метра. Соединение происходит любыми крепежными элементами в шахматном порядке.

Выбор древесного материала

Точный расчет стропильной фермы не будет иметь никакого значения, если не будет выбран качественный строительный материал. Древесина может использоваться практически любая, поэтому стоит обращать внимание на величину и количество дефектов, а также на сопроводительную документацию к брусу.

Среди допустимых отклонений согласно ГОСТ по требованиям к пиломатериалам считаются:

наличие трех сучков размером до 30 мм на одном метре бруса;
наличие несквозных трещин, но не более половины длины стропильной доски;
влажность пиломатериала в пределах 18%.

Выбирая стропильные доски, необходимо получить документы, подтверждающие их качество

Документы на качественный материал должны содержать следующую информацию:

производитель;
наименование изделия и стандарт, по которому оно изготовлено;
параметры изделия, величина влажности и данные о породе древесины;
количество материала в упаковке;
дата производства.

Предмонтажная подготовка стропил

Изучение СНиП и ГОСТ по пиломатериалам и стропильным системам покажет, что при работе с древесиной нельзя обойтись без некоторых мероприятий. Чаще всего действия перед монтажом подразделяют на защитные и конструктивные.

Защита стропильной системы выглядит как:

Обработка антисептиками – предупреждает загнивание.
Обработка антипиреновыми пропитками – защита от пожара.
Обработка биозащитными составами – от насекомых-вредителей.
Конструктивные мероприятия выглядят следующим образом:
Монтаж гидроизоляционных прокладок, чтобы не было контакта между деревом и кирпичом.
Создание гидро- и пароизоляционных слоев.
Монтаж вентиляционной системы в подкровельном пространстве.

Важную роль играет противопожарная и антисептическая пропитка для стропил, оказывающая непосредственное влияние на длительность срока службы кровли

Выводы

Начать строительство крыши дома, не зная размеры стропил, невозможно. Однако не стоит подходить к решению вопроса поверхностно. Нельзя ограничиться только расчетом стропильной системы, ее конфигурацией и испытываемой нагрузкой. Дом – это единый проект, в котором вместе связаны все параметры. Фундамент, возможности несущей конструкции, стропильная система, кровля – все это и многое другое нельзя рассматривать изолировано.

При строительстве особое внимание уделяется монтажу стропил, ведь от правильности сборки системы зависит безопасность жильцов дома

Грамотный проект, создаваемый еще на стадии планирования, поможет рассмотреть все вопросы в комплексе. Поэтому если в планах возникла идея возведения собственного дома, то идеальным решением будет консультация профессиональных строителей и проектировщиков. Специалисты помогут в решении всех вопросов и не допустят возникновения ошибок, которые могут повредить строительству здания.

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

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.

Основные требования при выборе материала стропил

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

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

Видео по теме:

Разновидности стропил

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.
– устанавливаются, когда расстояние между наружными стенами, на которые устанавливается стропильная система не более 6,5 м.

Расчет нагрузки на стропила

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

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

Расчет стропил

-> Расчёт стропильной системы

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

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

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

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

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

I. Нагрузки, действующие на крышу.

1. Снеговые нагрузки.

2. Ветровые нагрузки.

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

3. Вес кровли.

4. Вес чернового настила и обрешётки.

5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).

6. Вес самой стропильной системы.

Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.

1. Снеговые нагрузки.

Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:

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

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

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

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

если α больше или равно 60°, µ = 0 ;

если 30° вычисляем по формуле:

µ = 0,033·(60-α);

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

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

Например,

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

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

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

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

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

Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;

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

2. Ветровые нагрузки.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8

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

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

3. Вес кровли.

Различные виды кровли имеют следующий вес:

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

4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.

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

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

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

В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.

Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.

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

Цементно-песчаная черепица:

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

Итого - 303 кг/м²

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

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

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

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

II. Расчёт стропильной системы.

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

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

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

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

3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.

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

Таблица 4. Номинальные размеры толщины и ширины, мм

Толщина доски - ширина сечения (В)	Ширина доски - высота сечения (Н)
16	75	100	125	150
19	75	100	125	150	175
22	75	100	125	150	175	200	225
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100		100	125	150	175	200	225	250	275
125			125	150	175	200	225	250
150				150	175	200	225	250
175					175	200	225	250
200						200	225	250
250								250

А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.

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

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

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

H - высота сечения см ,

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

Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.

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

Это условие выполняется при верности следующего неравенства:

3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1

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

Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .

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

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

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

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

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

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

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