Возведение крыши собственными силами – задача вполне реальная. Конечно, для этого необходим определенный объем знаний, и в первую очередь это касается стропильной системы – основного элемента крыши, который воспринимает и противостоит всем типам нагрузок.

Стропильная система фактически обеспечивает жесткость конструкции кровли, поскольку распределяет нагрузку от обрешетки с уложенным материалом для кровли на внешние и внутренние опоры. Поэтому от того, как рассчитать стропильную систему, зависит надежность крыши, ее способность противостоять всем воздействиям.

Как правильно рассчитать стропильную систему

Расчет элементов стропильной системы выполняют для того, чтобы определить оптимальные параметры конструкции, которые обеспечивают ее способность выдерживать воздействие от совокупного веса кровли, в том числе покрытия и теплоизоляции, в условиях максимального воздействия внешних нагрузок, ветровых и снеговых. В связи с этим закономерно встает вопрос, как рассчитать стропильную систему на суммарное воздействие возможных нагрузок. К примеру, вес покрытия, внутренней отделки потолков, града, ветра, гололеда на кровле в период и т. д. В расчетах используют коэффициенты надежности, скажем, 1,1 и 1,4. Первый увеличивает прочность рассчитанной кровли на 10%, а второй – на 40%.

Как правило, расчетная схема, которую принимают при расчетах – «идеализированная». Считается, что крыша находится под воздействием равномерно распределенной нагрузки, т. е. испытывает одинаковую и ровную силу, которая равномерно воздействует на все скаты. На самом деле такая картина практически не встречается. Например, когда ветер наметает на какой-то скат снеговые мешки, то он одновременно сдувает его с другого. Сила воздействия на скатах, таким образом, оказывается неравномерной.

Нагрузки на стропила

Стропила испытывают два вида воздействия – временные и постоянные. Ко вторым относится вес элементов крыши, включая кровлю, обрешетку, прогоны и стропила. Ко вторым – снег и ветер. К временным – относят также полезную, если таковая имеется.

Снеговая

Этот тип воздействия может представлять серьезную опасность для надежности конструкции, поскольку большие объемы скопившегося на крыше снега оказывают на нее существенное воздействие. Величина нагрузки снега определяется в горизонтальной проекции по формуле:

S=Sg * µ ,

• Sg – масса снегового покрова, приходящейся на единицу площади горизонтальной плоскости. Этот параметр зависит от места расположения строения.
• µ – это коэффициент, выражающий зависимость от угла наклона кровли. К примеру, для плоских крыш до 25⁰ – 1,0, для скатных с уклоном более 25 ⁰< α < 60⁰ – 0,7. При крутом уклоне, свыше 60°, снеговая нагрузка не учитывается.

Ветровая

Для подсчета средней ветровой нагрузки на данной высоте применяют следующую формулу:

W=W o х k ,

в которой

• W o – нормативное значение, его подбирают по таблице, согласно ветровому району;
• k – коэффициент зависимости давления ветра от высоты, он отличается в зависимости от местности, где осуществляется строительство:

Поправка на ветер в расчет стропил вносится только при уклоне кровли более 30°.

Выбор типа местности зависит от направления ветра, который применяют при расчете.

Как посчитать с учетом ветра и снега

Рассчитаем климатические нагрузки на примере Подмосковья, входящего в среднюю полосу РФ. Расчетные значения выбирают из СНиП 2.01.07-85*, а именно «Нагрузки и воздействия».

(1,1 MiB, 1 667 hits)

Допустим, уклон крыши составляет 22⁰. Это третий снеговой регион, для которого расчетная – 180 кг/м 2 , а µ=1,0, тогда 180 x 1,0 = 180 кг/м 2 . Для скатных кровель с коэффициентом µ=0,7 эта величина уменьшается до 126 кг/м 2 .

При образовании снегового мешка значение этого показателя может возрасти до 400-500 кг/м 2 .

Расчетная ветровая нагрузка для того же региона равна 32 кг/м 2 . Если предположить, что речь идет о 10-метровом доме, то величина воздействия ветра окажется равной 32 х 0,65 = 20,8 кг/м 2 .

Другие

• Нагрузку, создаваемую подкровельной конструкцией и самой кровлей рассчитывают согласно размерам сооружения и объему используемых материалов.
• Полезная учитывается для конструкций, «связанных» со стропильными фермами. К примеру, подвешенные к ним потолки, вентиляционные камеры или водяные баки, расположенные на фермах и т. д.

При проектировании крыши проводятся два типа расчетов:

• по прочности, который исключает повреждения стропильных ног;
• по деформации, который определяет максимальную степень прогиба такой балки. Так, расчет стропильной системы ломаной крыши должен учитывать, что прогиб стропил для такой конструкции не должен быть больше 0,004 длины участка, то есть, к примеру, максимальный прогиб 6-метровой балки достигает 2 см. На первый взгляд может показаться, что это не так уж и много, однако, если даже чуть превысить величину деформации, она станет зрительно заметна. А большие прогибы сделают крышу похожей на китайскую пагоду.

Расчет элементов

Конструкцию системы определяют с учетом следующих параметров:

• наклон крыши,
• величина перекрываемого пролета,
• сечение стропил и обрешетин,
• совокупная нагрузка от кровельного покрытия, ветра и снега,
• расстояние между стропилами, его оптимальное значение определяют методом предела, то есть того значения, по достижении которого, можно ожидать частичного или полного разрушения.

Срез (сечение) стропил подбирают, исходя из их длины и величины испытываемых нагрузок.

Значения, приведенные в данной таблице, конечно, не являются результатом полноценного расчета, они всего лишь рекомендованы к применению при проведении стропильных работ для простых конструкций.

Полноценный расчет системы возможен при достаточном багаже теоретических знаний, определенных навыков черчения и рисования. К счастью, задача проектирования сегодня значительно облегчена, благодаря удобным компьютерным программам, предназначенным специально для разработки проектов всевозможных строительных элементов. Они подходят не только профессионалам, но и частным пользователям.

Пример расчета при помощи программ

Шаг 1. Расчет нагрузок

На первом этапе в меню выбирают окно «Нагрузки» и вносят в ячейки таблиц голубого цвета необходимые изменения:

«Исходные данные»

• Изменяют уклон ската и шаг стропил на предполагаемые. Следующую строчку таблицы «Нагр. Кровли » заполняют данными из нижеприведенной таблицы.

• В следующую ячейку заносят сумму предварительно рассчитанных нагрузок от ветра и снега. Далее идет «Утепление (манс.) » – ячейку оставляют без изменений для теплого чердака или вписывают 0 – для холодного.
• Корректируют также значения в таблице «Обрешетка ».

Если заполненные данные корректны, в нижней части окна должно появиться сообщение «Несущая способность обрешетки обеспечена!». В противном случае потребуется изменить размеры обрешетки или расстояние между стропилами.

Шаг 2 Стропила с двумя опорами

На этом этапе работают с вкладкой «Строп. 1».

Начиная с этой вкладки, данные уже занесенные в таблицу будут подставляться программой в ячейки автоматически.

Какие правки выполняют на этом этапе?

• Вносят изменения в значение величины горизонтальной проекции стропила на схеме и приступают к заполнению таблицы «Расчет стропил ».
• Значение толщины стропила, которое вносят в ячейку «В (заданное) » должно быть больше указанного« Втр (устойч.) ».
• Ширина стропил, внесенная строчку «Принимаем Н », должна превышать значения, указанные в строчках «Нтр.,(прогиб) » и «Нтр.,(прочн.) ». Если все значения подставлены верно, то программа под схемой «запишет»: «Условие выполнено».

Строчка «Н, (по сорт-ту) » заполняется самой программа, но следует знать что менять данные можно и самому.

Шаг 3 Стропила с тремя опорами

Такие стропила рассчитывают на вкладке «Строп.2 » либо «Строп.3 ».

Какую выбрать зависит расположения промежуточной опоры. Вкладки отличаются по месту расположения средней стойки (опоры). В случае L/L1<2, иначе говоря, она находится правее середины стропила, пользуются «Строп.2 », в противном случае – «Строп.3 ». Стойка может располагаться точно посередине, тогда не принципиально, какую из них выбрать – результат будет тот же. С этими вкладками работают аналогично «Строп. 1 ».

Шаг 4 Стойка

Величину изгибающего момента стойки и вертикального воздействия на нее вносят (в тоннах) соответственно в ячейки «М=» и «N=». Надписи «Внецентр. обеспечено» и «Центральное обеспечено!» в центре означают допуск к следующему этапу.

Шаг 5 Балка

Балки перекрытия в то же время испытывают распределенную и сосредоточенную нагрузки.

«Распределенная»

• В ней отмечают пролет и шаг балок. В качестве «Нагр.(норм.) » и «Нагр.(расч.) » выбирают соответственно 350 кг/м² и 450 кг/м². Согласно СНиП это усредненные значения с достаточным запасом прочности. В них включены эксплуатационные нагрузки и вес перекрытий.
• В строке «В, заданная» отмечают имеющуюся ширину сечения, в «Н, прогиб » и «Н, прочность » – наименьшие высоты сечения, обеспечивающие допустимый прогиб, при которым балка не сломается. Высоту сечения выбирают, равной большей из них.
• Если в конструкции нет стоек с опорой на балки перекрытия, расчет заканчивают. В противном случае заполняют следующие таблицы: «Распред.+сосредоточ. » и «».

На практике работа с программой, как правило, затруднений не вызывает.

Для получения рекомендательных величин элементов конструкции можно использовать онлайн калькулятор стропильной системы, представленный ниже. Достаточно кликнуть по картинке, выбрать нужный раздел, и ввести данные крыши.

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:

1. 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.
2. Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
3. 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/м 3 , а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м 3 .

Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м 2 . 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.

Определение сечения стропилин

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/R изг. Величину М вычислим по формуле g×L 2 /8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

R изг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см 2 . Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м 2 /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/см 2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 15 2 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.

Видео о проведении расчетов стропилин

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.

Двускатная крыша или щипцовая - это крыша на два ската, т.е. имеющая 2 наклонные поверхности (скаты) прямоугольной формы.

Каркас двухскатной крыши в силу конструктивных особенностей идеально сочетает в себе простоту устройства и обслуживания с надежностью и долговечностью. Эти и многие другие параметры делают строительство двухскатной крыши практичным и рациональным решением для частного и коммерческого домостроения.

В рамках этой статьи рассмотрим, как сделать стропильную систему двухскатной крыши своими руками. Для эффективного восприятия материала он представлен в виде пошаговой инструкции от А до Я, от выбора и расчетов, до монтажа мауэрлата и обрешетки под кровлю. Каждый этап сопровождается таблицами, схемами, чертежами, рисунками и фото.

Популярность крыши домиком обусловлена рядом преимуществ:

• вариативность конструкции;
• простота в расчетах;
• естественность стока воды;
• цельность конструкции снижает вероятность протечек;
• экономичность;
• сохранение полезной площади чердака или возможность обустройства мансарды;
• высокая ремонтопригодность;
• прочность и износоустойчивость.

Виды двухскатной крыши

Монтаж стропильной системы двускатной крыши зависит, прежде всего, от ее конструкции.

Выделяют несколько вариантов двухскатных крыш (типы, виды):

Наиболее распространенный в силу простоты и надежности вариант устройства крыши. Благодаря симметрии достигается равномерное распределение нагрузок на несущие стены и мауэрлат. Вид и толщина утеплителя не оказывают влияния на выбор материала.

Сечение бруса дает возможность обеспечить запас несущей способности. Отсутствует вероятность пригибания стропил. Подпорки и распорки можно ставить практически в любом месте.

Явный недостаток - невозможность обустройства полноценного мансардного этажа. Из-за острых углов появляются «глухие» зоны, которые непригодны для использования.

Устройство одного угла более 45° приводит к снижению величины неиспользуемой площади. Появляется возможность сделать жилые комнаты под крышей. В тоже время увеличиваются требования к расчету, т.к. нагрузка на стены и фундамент будет распределятся неравномерно.

Такая конструкция крыши позволяет обустроить полноценный второй этаж под крышей.

Естественно, простая двускатная стропильная крыша отличается от ломаной, не только визуально. Главная трудность таиться в сложности расчетов.

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

Постройка крыши любой сложности своими руками предполагает знания назначения основных конструктивных элементов.

Места расположения элементов показаны на фото.

• Мауэрлат . Предназначен для распределения нагрузки от стропильной системы на несущие стены здания. Для обустройства мауэрлата выбирается брус из прочной древесины. Предпочтительно лиственницы, сосны, дуба. Сечение бруса зависит от его вида - цельный или склеенный, а также от предполагаемого века конструкции. Наиболее популярные размеры 100х100, 150х150 мм.

  Совет. Для стропильной системы из металла мауэрлат также должен быть металлическим. Например, швеллер или двутавровый профиль.

• Стропильная нога . Основной элемент системы. Для изготовления стропильных ног используется прочный брус или бревно. Соединенные сверху ноги образуют ферму.

Силуэт стропильной фермы определяет внешний вид строения. Примеры ферм на фото.

Важное значение имеют параметры стропил. О них речь пойдет чуть ниже.

• Затяжка - соединяет стропильные ноги и придает им жесткость.

• Прогон :

• Коньковый прогон , монтируется в месте примыкания одного стропила к другому. В дальнейшем на него будет установлен конек крыши.

• Боковые прогоны , они обеспечивают ферме дополнительную жесткость. Их количество и размер зависят от нагрузки на систему.

• Стойка для стропил - вертикально расположенный брус. Также принимается на себя часть нагрузки от веса крыши. В простой двускатной крыше обычно располагается по центру. При значительной ширине пролета - по центру и по бокам. В несимметричной двускатной крыше - место установки зависит от длины стропила. При ломанной крыше и обустройстве одной комнаты на мансардном чердаке - стойки располагаются по бокам, оставляя свободным пространство для перемещения. Если комнат предполагается две - стойки находятся по центру и по бокам.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши показано на рисунке.

• Подкос . Служит опорой для стойки.

Совет. Установка подкоса под углом в 45° существенно снижает риск деформации от ветровой и снеговой нагрузки.

В регионах со значительной ветровой и снеговой нагрузкой устанавливают не только продольные подкосы (находящиеся в одной плоскости со стропильной парой), но и диагональные.

• Лежень . Его назначение служить опорой для стойки и местом крепления подкоса.

• Обрешетка . Предназначена для передвижения во время строительных работ и фиксации кровельного материла. Устанавливается перпендикулярно по отношению к стропильным ногам.

Совет. Важное назначение обрешетки - перераспределение нагрузки от кровельного материала на стропильную систему.

Наличие чертежа и схемы с указанием месторасположения всех перечисленных конструктивных элементов поможет в работе.

Совет. Обязательно добавьте в схему стропильной системы двухскатной крыши данные об устройстве прохода вентиляционной шахты и дымовой трубы.

Технология их устройства определяется типом кровли.

Выбор материала для стропил

При расчете материала на двухскатную крышу нужно выбирать качественную древесину без повреждений и червоточин. Наличие сучков для балок, мауэрлата и стропил не допускается.

Для досок обрешетки сучков должно быть минимум, при этом они не должны выпадать. Древесина должна быть прочной и обработанной необходимыми препаратами, которые повысят ее свойства.

Совет. Длина сучка не должна превышать 1/3 толщины бруса.

Расчет стропильной системы двухскатной крыши

Расчет параметров материала важный этап, поэтому приводим алгоритм расчета пошагово.

Важно знать: вся стропильная система состоит из множества треугольников, как наиболее жесткого элемента. В свою очередь, если скаты имеют различную форму, т.е. являются неправильным прямоугольником, то нужно разделить его на отдельные составляющие и посчитать нагрузку и количество материалов для каждого. После расчетов данные суммировать.

1. Расчет нагрузки на стропильную систему

Нагрузка на стропила может быть трех видов:

• Постоянные нагрузки . Их действие будет всегда ощущаться стропильной системой. К таким нагрузкам относят вес кровли, обрешетки, утеплителя, пленок, доборных элементов кровли, отделочных материалов для . Вес кровли является суммой веса всех его составляющих элементов, такую нагрузку проще учесть. В среднем величина постоянной нагрузки на стропила равна 40-45 кг/м.кв.

Совет. Чтобы сделать запас прочности для стропильной системы лучше к расчету прибавить 10%.

Для справки: Вес некоторых кровельных материалов на 1 м.кв. представлен в таблице

Совет. Желательно, чтобы вес кровельного материала, приходящийся на 1 м.кв. площади крыши, не превышал 50 кг.

• Переменные нагрузки . Действуют в разные периоды и с разной силой. К таким нагрузкам относят: ветровую нагрузку и ее силу, снеговую нагрузку, интенсивность осадков.

По сути, скат крыши подобен парусу и, если учесть ветровую нагрузку, вся конструкция крыши может быть разрушена.

Расчет проводят по формуле: ветровая нагрузка равна показатель по региону, умноженный на поправочный коэффициент. Эти показатели содержатся в СНиП «Нагрузки и воздействия» и определяются не только регионом, но и местом расположения дома. Например, на частный дом, окруженный многоэтажными зданиями, приходится меньше нагрузок. Отдельно стоящий загородный дом или дача испытывают повышенные ветровые нагрузки.

2. Расчет снеговой нагрузки на кровлю

Расчет крыши на снеговую нагрузку проводится по формуле:

Полная снеговая нагрузка равна вес снега, умноженная на поправочный коэффициент. Коэффициент учитывает ветровое давление и аэродинамическое влияние.

Вес снега, который приходится на 1 м.кв. площади крыши (согласно СНиП 2.01.07-85) находится в пределах 80-320 кг/м.кв.

Коэффициенты, показывающие зависимость от угла наклона ската представлены на фото.

Нюанс. При угле наклоне ската свыше 60° нагрузка снега на расчет не влияет. Поскольку снег быстро сползет вниз и не повлияет на прочность бруса.

• Особые нагрузки . Учет таких нагрузок проводится в местах с высокой сейсмической активностью, торнадо, штормовыми ветрами. Для наших широт достаточно сделать запас по прочности.

Нюанс. Одновременное действие многих факторов вызывает эффект синергии. Это стоит учесть (см. фото).

Оценка состояния и несущей способности стен и фундамента

Следует учитывать, что кровля имеет существенный вес, который способен нанести вред остальному зданию.

Определение конфигурации кровли:

• простая симметричная;
• простая ассиметричная;
• ломаная.

Чем сложнее форма крыши, тем большее количество стропильных ферм и подстропильных элементов нужно для создания необходимого запаса по прочности.

Угол наклона двухскатной крыши определяется в первую очередь кровельным материалом. Ведь каждый из них выдвигает свои требования.

• мягкая кровля - 5-20°;
• металлочерепица, шифер, профнастил, ондулин - 20-45°.

Следует учесть, что увеличение угла увеличивает площадь пространства под крышей, но и количество материала. Что влияет на общую стоимость работ.

Нюанс. Минимальный угол наклона двускатной крыши должен составлять не меньше 5°.

5. Расчет шага стропил

Шаг стропил двускатной крыши для жилых домов может составлять от 60 до 100 см. Выбор зависит от кровельного материала и веса конструкции крыши. Тогда количество стропильных ног рассчитывается путем деления длины ската на расстояние между стропильными парами плюс 1. Полученное число определяет количество ног на один скат. Для второго число нужно умножить на 2.

Длина стропил для чердачной крыши рассчитывается по теореме Пифагора.

Параметр «а» (высота крыши) задается самостоятельно. Ее величина определяет возможность обустройства жилого помещения под крышей, удобством нахождения на чердаке, расходом материала на строительство крыши.

Параметр «b» равен половине ширины здания.

Параметр «с» представляет собой гипотенузу треугольника.

Совет. К полученному значению нужно добавить 60-70 см. для запилов и выноса стропильной ноги за стену.

Стоит отметить, что максимальная длина бруса - 6 м.п. Поэтому при необходимости брус для стропил можно сращивать (наращивание, стыковка, соединение).

Способ сращивания стропил по длине показан на фото.

Ширина стропил для крыши зависит от расстояния между противоположными несущими стенами.

7. Расчет сечения стропил

Сечение стропил двускатной крыши зависит от нескольких факторов:

• нагрузки, о ней мы уже писали;

• вида применяемого материала. Например, бревно выдерживает одну нагрузку, брус - другую, клееный брус - третью;

• длины стропильной ноги;

• вида древесины, которая используется в строительстве;

• расстояния между стропилами (шага стропил).

Определить сечение бруса для стропил, зная расстояние между стропилами и длину стропила можно с помощью нижеприведенных данных.

Сечение стропил - таблица

Совет. Чем больше шаг установки стропил, тем большая нагрузка приходится на одну стропильную пару. Значит, сечение стропил нужно увеличивать.

Размеры пиломатериала (бруса и доски) для двухскатной стропильной системы:

• толщина (сечение) мауэрлата - 10х10 или 15х15 см.;

• толщина стропильной ноги и затяжки - 10х15 или 10х20 см. Иногда используют брус 5х15 или 5х20 см;

• прогон и подкос - 5х15 или 5х20. В зависимости от ширины ноги;

• стойка - 10х10 или 10х15;

• лежень - 5х10 или 5х15 (в зависимости от ширины стойки);

• толщина (сечение) обрешетки крыши - 2х10, 2,5х15 (в зависимости от кровельного материала).

Виды стропильной системы двухскатной крыши

Для рассматриваемой конструкции крыши существует 2 варианта: наслонные и висячие стропила.

Рассмотрим каждый вид подробно, дабы сделать взвешенный выбор.

Висячие стропила

Применяются при ширине крыши не более 6 м.п. Установка висячих стропил выполняется за счет крепления ноги за несущую стену и коньковый прогон. Конструкция висячих стропил особенна тем, что стропильные ноги находятся под воздействием распирающего усилия. Висячие стропила с затяжкой, установленной между ногами, позволяют снизить его влияние. Затяжка в стропильной системе может быть деревянной или металлической. Часто затяжки ставят внизу, тогда они играют роль несущих балок. Важно обеспечить надежное крепление затяжки на стропильной ноге. Потому, что на нее тоже передается распирающее усилие.

Совет.
Чем выше расположена затяжка, тем большей прочностью она должна обладать.
Если затяжку не установить, несущие стены могут попросту «разъехаться» от давления, создаваемое стропильной системой.

Наслонные стропила

Применяются при обустройстве крыш любых размеров. Конструкция наслонных стропил предусматривает наличие лежня и стойки. Лежень, лежащий параллельно мауэрлату принимает на себя часть нагрузки. Таким образом, стропильные ноги как бы приклонены друг к другу и поддерживаются стойкой. Стропильные ноги наслонной системы работают только на изгиб. Да и простота монтажа также склоняет чашу весов в их пользу. Единственный недостаток - наличие стойки.

Комбинированные

Ввиду того, что современные крыши отличаются большим многообразием форм и сложностью конфигураций, используется комбинированный вид стропильной системы.

После выбора вида стропильной системы можно точно рассчитать количество материалов. Результаты расчетов записать. При этом профессионалы рекомендуют составлять чертежи на каждый элемент кровли.

Монтаж стропильной системы двухскатной крыши

После того, как рассчитаны стропила двускатной крыши, можно приступать к монтажу. Процесс разобьем на этапы и дадим характеристику каждому из них. Получится своеобразная пошаговая инструкция, содержащая дополнительные сведения по каждому этапу.

1. Крепление мауэрлата к стене

Брус устанавливается по длине стены, на которую будут опираться стропила.

В срубах из бревна роль мауэрлата играет верхний венец. В зданиях, построенных из пористого материала (газобетон, пенобетон) или кирпича, мауэрлат устанавливается по всей длине несущей стены. В других случаях его можно устанавливать между стропильными ногами.

Материал подготовлен для сайта www.сайт

Поскольку длина мауэрлата превышает стандартные размеры пиломатериалов, его приходится сращивать.

Соединение мауэрлата друг с другом делается как показано на рисунке.

Как соединить мауэрлат?

Запил брусьев производится только под углом в 90°. Соединения происходит с применением болтов. Гвозди, проволока, деревянные нагели не используются.

Как крепить мауэрлат?

Установка мауэрлата выполняется на верху стены. Технология монтажа предусматривает несколько способов крепления мауэрлата:

• строго по центру несущей стены;
• со смещением в одну из сторон.

Совет.
Мауэрлат не может размещаться ближе, чем 5 см. до наружного края стены.

Чтобы защитить брус для мауэрлата от повреждения его укладывают на слой гидроизоляционного материала, в качестве которого чаще всего выступает обычный рубероид.

Надежность крепления мауэрлата важный аспект строительства. Это связано с тем, что скат крыши подобен парусу. Т.е., он испытывает сильную ветровую нагрузку. Следовательно, мауэрлат нужно крепко зафиксировать на стене.

Способы крепления мауэрлата к стене и стропилам

Анкерные болты. Идеальны для монолитного строения.

Деревянные нагели. Используются для срубов из бревна и бруса. Но, они всегда используются с дополнительными крепежами.

Скобы.

Шпилька или арматура. Применяется в том случае, если коттедж построен из пористых материалов (газобетон, пенобетон).

Скользящее крепление (шарнирное). Связка таким способом позволяет обеспечить смещение стропильных ног при усадке дома.

Отожженная проволока (вязальная, стальная). Используется как дополнительное крепление в большинстве случаев.

2. Изготовление стропильных ферм или пар

Монтаж выполняется двумя способами:

• установка брусьев непосредственно на крыше. Используется не часто, поскольку выполнять все работы, замеры, подрезки на высоте проблематично. Зато позволяет полностью выполнить монтаж своими руками;

• сборка на земле. Т.е., отдельные элементы (треугольники или пары) для стропильной системы можно собрать внизу, а затем поднять их на крышу. Преимущество такой системы в более быстром выполнении высотных работ. А недостаток - в том, что вес собранной конструкции стропильной фермы может быть значительным. Чтобы ее поднять потребуется специальное оборудование.

Совет. Прежде чем собирать стропильные ноги, нужно нанести разметку. Очень удобно использовать для этих целей шаблоны. Собранные по шаблону стропильные пары будут абсолютно одинаковы. Для изготовления шаблона нужно взять две доски, длина каждой из которых равна длине одного стропила, и соединяются между собой.

3. Установка стропильных ног

Собранные пары поднимаются наверх и устанавливаются на мауэрлат. Для этого внизу стропильных ног нужно сделать запил.

Совет. Поскольку прорези на мауэрлате ослабят его, можно делать запилы только на стропильной ноге. Чтобы запил был одинаковым и плотно прилегал к основанию нужно использовать шаблон. Его вырезают из фанеры.

Способы крепления стропильной ноги показано на рисунке.

Начинать установку стропильных пар нужно с противоположных торцов крыши.

Совет. Чтобы правильно установить стропильные ноги, лучше использовать временные подкосы и распорки.

Между закрепленными парами натягивается бечевка. Она упростит монтаж последующих стропильных пар. А также, обозначит уровень конька.

Если стропильная система монтируется непосредственно на крыше дома, то после установки двух крайних стропильных ног устанавливается опора конька. Далее к нему крепят половины стропильный пар.

Стоит отметить, что в этом вопросе мнения профессионалов расходятся. Одни советуют использовать шахматный порядок крепления, что позволит равномерно распределить увеличивающуюся нагрузку на стены и фундамент более равномерно. Такой порядок предполагает установку одного стропила в шахматном порядке. После того, как часть стропильных ног установлена, монтируют недостающие части пары. Другие, настаивают на том, что нужно делать последовательный монтаж каждой пары. В зависимости от размера конструкции и конфигурации фермы, усиление стропильных ног выполняется подпорками и стойками.

Нюанс. Соединяются дополнительные элементы конструкции с помощью вырубки. Фиксировать их предпочтительно строительными скобами.

При необходимости можно удлинить стропильную ногу.

Способы сращивания стропильных ног показаны на фото.

Совет. Способ, которым удлиняется мауэрлат (запил под 90°) в данном случае применять нельзя. Это ослабит стропило.

4. Установка конька двускатной крыши

Коньковый узел кровли изготавливается путем соединения стропильных ног вверху.

Устройство конька крыши:

• Способ без использования опорного бруса (см. рис.).

• Способ с использованием стропильного бруса. Брус нужен для больших крыш. В дальнейшем он может стать опорой для стойки.

• Метод накладки на брус.

• Более современной разновидностью изготовления конькового узла можно считать способ, показанный на фото.

• Метод врубки.

После того, как установлена стропильная система делаем капитальное закрепление всех конструктивных элементов.

5. Монтаж обрешетки крыши

Монтируется обрешетка в любом случае, и предназначена для более удобного перемещения по крыше в процессе выполнения работ, а также для крепления кровельного материала.

Шаг обрешетки зависит от вида кровельного материала, например:

• под металлочерепицу - 350 мм (расстояние между двумя нижними досками обрешетки должно составлять 300 мм).
• под профнастил и шифер - 440 мм.
• под мягкую кровлю настилаем сплошную обрешетку.

Стропильная система двухскатной крыши с мансардой - видео:

Заключение

Как видим, несмотря на кажущуюся простоту, монтаж стропильной системы двускатной крыши содержит много подводных камней. Но, опираясь на приведенные рекомендации, вы сможете без проблем построить надежную конструкцию своими руками.

Двускатная крыша образуется на базе каркаса, сочетающего в себе элементарность устройства и непревзойдённую надёжность. Но этими достоинствами костяк кровли в два прямоугольных ската может похвастаться только в случае тщательной подборки стропильных ног.

Параметры стропильной системы двускатной крыши

К расчётам стоит приступать, если вы понимаете, что стропильная система двускатной кровли - это комплекс треугольников, самых жёстких элементов каркаса. Они собираются из досок, размер которых играет особую роль.

Длина стропил

Определить длину прочных досок для стропильной системы поможет формула a²+ b²= c², выведенная Пифагором.

Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши

Параметр «a» обозначает высоту и выбирается самостоятельно. Он зависит от того, будет ли подкровельное пространство жилым, также имеет определённые рекомендации, если планируется мансарда.

За буквой «b» стоит ширина здания, разделённая надвое. А «c» представляет собой гипотенузу треугольника, то есть длину стропильных ног.

Допустим, что ширина половины дома равна трём метрам, а крышу решено сделать высотой два метра. В этом случае длина стропильных ног будет достигать 3,6 м (c=√a²+b²=4+√9=√13≈3,6).

К цифре, полученной из формулы Пифагора, следует приплюсовать 60–70 см. Лишние сантиметры понадобятся, чтобы вынести стропильную ногу за стену и сделать необходимые запилы.

Шестиметровое стропило - самое длинное, поэтому подходит в качестве стропильной ноги

Максимальная длина бруса, используемого в качестве стропильной ноги, – 6 м. Если требуется прочная доска большей длины, то прибегают к приёму сращения - прибиванию к стропильной ноге отрезка от ещё одного бруса.

Сечение стропильных ног

Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:

• 10х10 или 15х15 см - для бруса мауэрлата;
• 10х15 или 10х20 см - для стропильной ноги;
• 5х15 или 5х20 см - для прогона и подкоса;
• 10х10 или 10х15 см - для стойки;
• 5х10 или 5х15 см - для лежня;
• 2х10, 2,5х15 см - для обрешётин.

Толщина каждой детали несущей конструкции кровли обусловливается нагрузкой, которую ей предстоит испытывать.

Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги

На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:

тип строительного сырья, ведь «выдержка» бревна, обычных и клеёных брусов разнится;

длина стропильной ноги;

вид древесины, из которой были выстроганы стропила;

протяжённость просвета между стропильными ногами.

Наиболее существенно на сечении стропильных ног сказывается шаг стропил. Увеличение расстояния между брусьями влечёт за собой усиление давления на несущую конструкцию кровли, а это обязывает строителя использовать толстые стропильные ноги.

Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага

Переменное воздействие на стропильную систему

Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.

Время от времени и с разной интенсивностью на несущую конструкцию крыши воздействуют ветер, снег и атмосферные осадки. В общем, скат кровли сравним с парусом, который под напором природных явлений может порваться.

Ветер стремится опрокинуть или приподнять крышу, поэтому важно произвести все расчёты правильно

Переменная ветровая нагрузка на стропила определяется по формуле W = Wo × k x c, где W - это показатель ветровой нагрузки, Wo - значение ветровой нагрузки, характерной для определённого участка России, k - поправочный коэффициент, обусловливаемый высотой сооружения и характером местности, а c - аэродинамический коэффициент.

Аэродинамический коэффициент может колебаться в рамках от -1,8 до +0,8. Минусовое значение характерно для поднимающейся крыши, а плюсовое - для кровли, на которую ветер давит. При упрощённом расчёте с ориентацией на улучшение прочности аэродинамический коэффициент считают равным 0,8.

Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома

Нормативное значение ветрового давления узнают по карте 3 приложения 5 в СНиП 2.01.07–85 и специальной таблице. Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, тоже стандартизован.

Таблица: нормативное значение ветрового давления

Таблица: значение коэффициента k

На ветровой нагрузке отражается не только местность. Большое значение имеет зона расположения жилья. За стеной из высоких зданий дому почти ничего не грозит, но на открытом пространстве ветер может стать для него серьёзным врагом.

Снеговая нагрузка на систему стропил вычисляется по формуле S = Sg × µ, то есть вес снежной массы на 1 м² умножается на поправочный коэффициент, на значении которого отражается степень наклона кровли.

Вес снегового пласта указан в СНиП «Стропильные системы» и определяется типом местности, где построено здание.

Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом

Поправочный коэффициент, если скаты кровли кренятся менее чем на 25°, приравнивается к единице. А в случае наклона крыши на 25–60° этот показатель уменьшается до 0,7.

Когда крыша наклонена более чем на 60 градусов, снеговую нагрузку сбрасывают со счетов. Всё-таки с крутой кровли снег скатывается быстро, не успевая оказать негативного влияния на стропила.

Постоянные нагрузки

Нагрузками, воздействующим беспрерывно, считают вес кровельного пирога, включая обрешётку, утеплитель, плёнки и отделочные материалы для обустройства мансарды.

Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила

Вес кровли - это сумма веса всех материалов, использованных при строительстве крыши. В среднем он равен 40–45 кг/м.кв. По правилам на 1 м² стропильной системы не должно приходиться более 50 кг веса кровельных материалов.

Чтобы в прочности стропильной системы совсем не осталось сомнений, к расчёту нагрузки на стропильные ноги стоит добавлять 10%.

Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²

Тип кровельного финишного покрытия	Вес в кг на 1 м²
Рулонное битумно-полимерное полотно	4–8
Битумно-полимерная мягкая черепица	7–8
Ондулин	3–4
Металлическая черепица	4–6
Профнастил, фальцевая кровля, оцинкованные металлические листы	4–6
Цементно-песчаная черепица	40–50
Керамическая черепица	35–40
Шифер	10–14
Сланцевая кровля	40–50
Медь	8
Зелёная кровля	80–150
Черновой настил	18–20
Обрешётка	8–10
Сама стропильная система	15–20

Количество брусьев

Сколько стропил понадобится для обустройства каркаса двускатной кровли, устанавливают, разделив ширину крыши на шаг между брусьями и прибавив к полученному значению единицу. Она обозначает добавочное стропило, которое потребуется поставить на край кровли.

Допустим, между стропилами решено оставлять по 60 см, а длина крыши составляет 6 м (600 см). Получается, что необходимо 11 стропил (с учётом добавочного бруса).

Стропильная система двускатной крыши - это конструкция из определённого количества стропил

Шаг брусьев несущей конструкции кровли

Чтобы определить расстояние между брусьями несущей конструкции кровли, следует обратить пристальное внимание на такие моменты, как:

• вес кровельных материалов;
• длина и толщина бруса - будущей стропильной ноги;
• градус наклона кровли;
• уровень ветровой и снеговой нагрузок.

Через 90–100 см стропила принято располагать в случае выбора лёгкого кровельного материала

Нормальным для стропильных ног считается шаг в 60–120 см. Выбор в пользу 60 или 80 см делают в случае строительства кровли, наклоненной на 45˚. Таким же маленьким шаг должен быть при желании покрыть деревянный каркас крыши тяжёлыми материалами вроде керамической черепицы, асбоцементного шифера и цементно-песчаной плитки.

Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения

Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши

Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.

При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:

1. По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr - это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A - расстояние между стропилами в метрах, а Q - суммарная нагрузка в кг/м².
2. Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
3. Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H - это высота сечения в см, Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B - ширина сечения см, Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt - это квадратный корень.
4. Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B - ширину сечения (см), а H - высоту сечения (см).
5. Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.

Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)

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

Пример расчёта несущей конструкции

Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м. В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².

Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.

Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:

1. Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м - распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
2. H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
3. H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
4. 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
5. 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
6. H ≥ (примерная высота сечения стропила).

В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).

Эта величина вполне соответствует показателю прогиба в нормативных документах, и это доказывается неравенством 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1. Подставив в него значения (3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³), получится обнаружить, что 0,61 < 1. Можно сделать вывод: сечение пиломатериала выбрано верно.

Видео: подробный расчёт стропильной системы

Расчёт стропильной системы двускатной крыши - это целый комплекс вычислений. Чтобы брусья справились с возлагаемой на них задачей, строителю нужно безошибочно определить длину, количество и сечение материала, узнать нагрузку на него и выяснить, каким должен быть шаг между стропилами.

Простой онлайн калькулятор точно рассчитает длину стропил, длину свеса стропил, угол среза стропил. Начните расчет стропил прямо сейчас!

Стропильная система своими руками

Данный калькулятор незаменим для тех, кто решил сделать стропила своими руками . Умный онлайн калькулятор произведет точный расчет длины до свеса стропил, длину свеса, угол среза и расстояние от грани стропила до начала запила. Онлайн калькулятор подходит для расчета стропил двускатной крыши и 1-скатной крыши.

Допустимый диапазон угла наклона крыши от 20° до 60°, чем меньше угол, тем меньше понадобиться пиломатериалов для фермы, но чем больше угол, тем просторнее будет под крышей второго этажа дома. Если выбрать угол в 30°, то для ширины здания в 10 м возвышение конька над верхним перекрытием будет равно 2.5 м. Длина стропильных ног составит 7 метров, из них 6,2 над домом, а остальное вылет за крышу. Минимальный размер вылета принято брать в 50 см для безопасности от непогоды. Стропила длиной в 7 метров считаются максимально допустимыми для наклонного исполнения к коньку кровли, если длина стропил более 7 метров потребуется дополнительное усиление двухскатной кровли в виде балок. При расчет стропил на двухскатную крышу шаг между отдельными лагами составляет 80-130 см . Точный размер шага зависит от веса кровли, от количества осадков и ветровой нагрузки в вашем регионе строительства. Все стропильные заготовки необходимо обработать антисептическим и противопожарными составами.