Расчет стропильной системы следует делать не после строительства коробки дома, а еще на этапе изготовления проекта здания. Надо помнить, что для очень ответственных и престижных сооружений такие работы рекомендуется заказывать профессиональным архитекторам, только они смогут выполнить правильные расчеты и гарантировать длительность и безопасность эксплуатации сооружения.
Расчет стропильной системы двухскатной крыши
Содержание статьи
Виды простых крыш
Несмотря на то, что это одна из самых простых типов систем для жилых зданий, есть несколько видов конструкции. Разнообразие позволяет увеличивать варианты использования крыш при строительстве домов по стандартным или индивидуальным эксклюзивным проектам.
| Тип стропильной системы двухскатной крыши | Архитектурные особенности и краткое описание |
|---|---|
 Простая симметричная | Наиболее часто используемый вариант, имеет два полностью одинаковых ската прямоугольной формы. Нагрузки между отдельными элементами распределяются равномерно вне зависимости от их расположения. Количество дополнительных упоров не ограничивается, конкретное решение принимается в зависимости от планов использования чердачных помещений. Расчеты можно делать при помощи бесплатных программ, размещенных на строительных сайтах. |
 Асимметричная стропильная система двухскатной крыши | Конек смещен в одну из сторон дома или скаты с различными углами наклона. Более сложная для расчетов стропильная система крыши. Если в упрощенном варианте можно рассчитывать один скат и полученные данные автоматически применять для второго, то для асимметричной стропильной системы такой вариант использовать нельзя. Преимущества – оригинальный внешний вид. Недостатки – сложность расчетов и монтажа и уменьшение используемого чердачного пространства. |
 Ломанная двухскатная стропильная | Чаще всего используется во время строительства мансардных помещений, позволяет существенно увеличивать объем чердачных помещений. Расчеты по сложности относятся к средней категории. Стропильная система с наружным изломом. Редко встречаются системы с внутренним изломом, кроме оригинального внешнего вида, они никаких преимуществ не имеют. |
Неопытным застройщикам рекомендуется делать расчеты самых простых типов стропильных систем двухскатных крыш.
Конструктивные элементы стропильной системы
Мы дадим перечень всех элементов, которые необходимо рассчитывать для каждого конкретного случая.
Мауэрлат
Наиболее простой элемент стропильной системы, может изготавливаться из бруса 150×150 мм, 200×200 мм или досок 50×150 мм и 50×200 мм. На небольших домах разрешается использовать спаренные доски толщиной от 25 мм. Мауэрлат считается неответственным элементом, его задача лишь равномерно распределять точечные усилия от стропильных ног по периметру фасадных стен строения. Фиксируется к стене на армирующем поясе при помощи анкеров или больших дюбелей. Некоторые стропильные системы имеют большие распирающие усилия, в этих случаях элемент рассчитывается на устойчивость. Соответственно, подбираются оптимальные способы фиксации мауэрлата к стенам с учетом материала их кладки.
Мауэрлат
Цены на брус
Стропильные ноги
Формируют силуэт стропильной системы и воспринимают все действующие нагрузки: от ветра и снега, динамические и статические, постоянные и временные.
Стропильные ноги
Изготавливаются из досок 50×100 мм или 50×150 мм, могут быть сплошными или нарощенными.
Наращивание стропил
Доски рассчитываются по сопротивлению на изгиб, с учетом полученных данных подбираются породы и сорта древесины, расстояние между ногами, дополнительные элементы повышения устойчивости. Две соединенные ноги называются фермой, в верхней части могут иметь затяжки.
Что такое стропильные фермы
Затяжки рассчитываются на растяжение.
Затяжка на стропилах
Прогоны
Одни из самых важных элементов стропильной системы двухскатной крыши. Рассчитываются на максимальные изгибающие усилия, изготавливаются из досок или бруса соответствующего нагрузкам сечения. В самом высоком месте устанавливается коньковый прогон, по сторонам могут монтироваться боковые. Расчеты прогонов довольно сложные и должны учитывать большое количество факторов.
Коньковый прогон
Опоры для стропил
Могут быть вертикальными и наклонными. Наклонные работают на сжатие, крепятся под прямым углом к стропилинам. Нижняя часть упирается о балки перекрытия или бетонные плиты, приемлемы варианты упора о горизонтальные лежни. За счет упоров есть возможность использовать для изготовления стропильных ног более тонкие пиломатериалы. Вертикальные упоры работают на сжатие, горизонтальные на изгиб.
Опоры для стропил
Лежни
Укладываются вдоль чердачного помещения, упираются в несколько несущих стен или межкомнатных перегородок. Назначение – упрощение изготовления сложной стропильной системы, создания новых точек передачи нагрузок от различных типов упоров. Для лежней можно использовать балки или толстые доски, расчет делается по максимальному изгибающему моменту между точками опоры.
Лежень на схеме
Обрешетка
Тип обрешетки выбирается с учетом технических параметров кровельных покрытий и на показатели стропильной системы не влияет.
Обрешетка крыши
Какая обрешетка необходима под профнастил? Когда монтировать деревянную, а когда металлическую? Как правильно выбрать шаг обрешетки и какие при этом учитывать факторы? Подробные ответы на эти вопросы можно получить на нашем сайте!
Цены на доски строительные
Этапы расчета двухскатной крыши
Все работы состоят из нескольких этапов, каждый оказывает большое влияние на устойчивость и долговечность эксплуатации конструкции.
Расчет параметров стропильных ног
На основании полученных данных определяются линейные параметры пиломатериалов и шаг ферм. Если нагрузки на стропила очень большие, то для равномерного их распределения устанавливаются вертикальные или угловые упоры, расчеты повторяются с учетом новых данных. Меняется направление воздействия усилий, величина крутящих и изгибающих моментов. Во время расчетов должны учитываться три вида нагрузок.
- Постоянные. К этим нагрузкам относится вес кровельных материалов, обрешетки, утеплительных слоев. Если чердачное помещение эксплуатируемое, то следует принимать во внимание массу всех отелочных материалов внутренних поверхностей стен. Данные по кровельным материалам берутся из их технических характеристик. Легче всех металлические кровли, тяжелее всех натуральные сланцевые материалы, керамическая или цементно-песчаная штучная черепица.
Нагрузки, действующие на здание
- Переменные нагрузки. Самые сложные для расчетов усилия, особенно в настоящее время, когда климат резко меняется. Для расчетов по-прежнему берутся данные со справочников СНиПа устаревшего образца. Для его таблиц применялись сведения пятидесятилетней давности, с этих пор значительно изменилась высота снежного покрова, сила и преобладающее направление ветра. Снеговые нагрузки могут в разы превышать имеющиеся в таблицах, что оказывает весомое влияние на достоверность расчетов.
Расчётная снеговая нагрузка
Причем высота снега изменяется не только с учетом климатической зоны, но и в зависимости от расположения дома по сторонам света, рельефа местности, конкретного места расположения здания и т. д. Такими же недостоверными являются и данные о силе и направлении ветра. Архитекторы нашли выход из этой сложной ситуации: данные берут из старевших таблиц, но для страховки надежности и устойчивости в каждой формуле применяют коэффициент запаса прочности. Для ответственных стропильных систем на жилых зданиях норматив составляет 1,4. Это значит, что все линейные параметры элементов системы увеличиваются в 1,4 раза и за счет этого повышается надежность и безопасность эксплуатации конструкции.
Нагрузки на кровлю берут из таблиц, но с поправочным коэффициентом
Фактическая нагрузка от ветра равняется показателю в регионе расположения строения, умноженному коэффициент поправки. Поправочный коэффициент характеризует особенности расположения здания. По такой же формуле определяется и максимальная снеговая нагрузка.
Ветровая нагрузка на крышу
- Индивидуальные нагрузки. К этой категории относятся специфические усилия, влияющие на стропильную систему двухскатной крыши во время землетрясения, торнадо и иных природных катаклизмов.
Конечные значения определяются с учетом вероятности одновременного действия всех вышеперечисленных нагрузок. Размеры каждого элемента стропильной системы рассчитываются с применением коэффициента запаса прочности. По такому же алгоритму проектируются не только стропильные ноги, но и перемычки, упоры, растяжки, прогоны и прочие элементы крыши.
Калькулятор расчета нагрузки на стропила
Перейти к расчётамОбщие советы для расчета крыши
Перед началом работ следует нарисовать эскиз стропильной системы с указанием размеров и конкретного места установки дополнительных упоров. Этот эскиз можно менять во время проведения расчетов и подбирать наиболее оптимальные варианты.
Перед началом работ следует нарисовать эскиз стропильной системы
Чем больше крыша имеет отдельных нагруженных узлов, тем значительнее запас по прочности рекомендуется использовать. Дело в том, что в каждом новом узле могут возникать проблемы, их следует предусматривать и минимизировать на стадии проектирования здания.
Расчет угла наклона скатов
От этой величины зависит распределение вертикальных и горизонтальных усилий. Во время расчетов все силы, действующие на чердачные перекрытия и стропильную систему, разбиваются на строго горизонтальные и строго вертикальные. Только эти проекции принимаются во внимание. Каждая сила действует на деревянные элементы в продольном и поперечном направлении.
Расчет угла наклона крыши
Угол наклона скатов зависит от технических параметров используемых кровельных материалов. Есть одна общая аксиома – чем больше угол, тем меньше вертикальные нагрузки на стропильную систему. Но с увеличением этого параметра возрастает парусность крыши, увеличивается влияние ветра на устойчивость стропильной системы.
Калькулятор расчета угла наклона крыши
Расчет шага стропил
Для неутепленных крыш никаких общих правил не существует, шаг между стропилами определяется исходя из оптимальных параметров стропилин. Если они изготовлены из пиломатериалов больших размеров, то шаг увеличивается, если размеры незначительны, то стропильные ноги располагаются ближе. За счет такого подхода удается сэкономить финансовые средства на стоимости строительных материалов для возведения стропильной системы двухскатной крыши.
В случае планирования жилых чердачных помещений шаг стропильных ног строго регламентируется. Расстояние зависит от ширины используемых утеплителей, но в большинстве случаев оно равняется 56–58 см.
Шаг и длина стропил
Калькулятор расчета длины стропильных ног
Перейти к расчётамРасчет дины стропильных ног
Есть два алгоритма действий, решение принимается с учетом максимального количества индивидуальных факторов.
- За исходные данные принимается угол наклона скатов. В этом случае неизвестной является не только длина стропильных ног, но и максимальная высота чердачного помещения. Во время расчета используется теорема Пифагора, длина стропил и высота вертикальных упоров в месте конька рассчитываются отдельно.
- Длина стропильных ног есть в исходных данных, необходимо узнать высоту стропильной системы. Расчет несколько упрощается. Вначале следует определить угол наклона у стропилин такой длины на конкретном здании, а потом уже узнается высота стропильной системы.
Какие факторы влияют на сечение стропилин
Главный фактор – нагрузка. Об этом мы уже писали, упоминали, как она находится, какая бывает и от чего зависит. Исходя из максимальной расчетной нагрузки, проектировщики определяют параметры сечения элементов стропильной системы.
- Геометрия сечения. В науке сопротивления материалов есть несколько фундаментальных законов, которые позволяют определять оптимальные размеры нагруженных элементов. За счет этого существенно уменьшается сметная стоимость стропильной системы. К примеру, брус 100×100 мм выдерживает намного меньшие усилия на изгиб, чем доска 50×100 мм, хотя объем дорогостоящих пиломатериалов у него в два раза больше.
Брус 100×100 мм
Доска обрезная 100х50 мм
Фундаментальные закономерности влияют и на точное место установки дополнительных упоров, угол наклона и материал их изготовления.
- Длина ноги, шаг стропилин и вид древесины. Определение сечения бруса делается только после того, как все исходные данные уже известны.
Вид древесины и сортность — важные факторы, которые учитывают при расчетах
Для облегчения расчетов архитекторам предлагаются готовые таблицы с указанием зависимости сечения от шага и длины.
Расчет стропильной системы при помощи специального калькулятора
В сети есть бесплатные калькуляторы, которые значительно упрощают процесс создания схемы и расчета стропильной системы. С их помощью можно узнать количество, расположение и размеры элементов стропильной системы. Сразу оценивается объем пиломатериалов, необходимых для сборки конструкции.
Важно. Объем вычисляется без запаса на непредвиденные отходы. Во время приобретения следует иметь в виду существующую особенность и примерно на 5–10% увеличивать объем.
Калькулятор после завершения расчетов позволяет получать такие сведения:
- чертеж стропильной конструкции с указанием размеров отдельных элементов. Количество пиломатериалов для изготовления каждого номенклатурного наименования. Задаются исходные данные, а программа самостоятельно выполняет все математические действия;
Параметры элементов в калькуляторе
- трехмерная проекция стропильной системы. Есть возможность изменять пространственное положение конструкции и лучше понимать назначение каждого узла. Трехмерный чертеж дает возможность увидеть места соединения всех деталей, узнавать, насколько точно рассчитана их длина, как делаются соединения.
Трехмерная проекция
Можно посмотреть отдельно каждый узел
Вкладка «Скачать» сохраняет результаты расчетов стропильной системы двухскатной крыши. Тип файла выбирает пользователей, для скачивания результатов сайт требует регистрации. Она полностью бесплатна и отнимет всего несколько минут.
Вкладка «Скачать»
При помощи вкладки «Виджет» можно сразу отправлять расчеты на собственный сайт или по иному указанному электронному адресу. Еще одна полезная функция – есть возможность разместить такой же калькулятор на своем сайте и в дальнейшем делать все расчеты на нем.
Вкладка «Справка» перенаправляет на страницу, где указаны требования к исходным данным для проведения расчетов стропильной системы.
В калькуляторе можно заранее посмотреть на схеме все условные обозначения величин
Для того чтобы не допускать ошибок, необходимо изучить пошаговую инструкцию пользования. Как делать расчеты?
Шаг 1. Перейдите на первую вкладку «Чертежи», укажите, в каких единицах будут даны размеры элементов стропильной системы, тип кровельных покрытий, высоту конька крыши и размеры соединительных узлов. Программа подберет материалы изготовления обрешетки, подсчитает длину стропилин, выберет оптимальные методы соединения различных узлов. Справочный раздел сайта имеет все подсказки не только по линейным значениям соединений, но и по возможным в данном конкретном случае типам. Это очень удобный и функциональный раздел, значительно облегчает принятие правильного решения на начальном этапе проектирования и расчета стропильной системы двухскатной крыши.
Нужно указать параметры (слева)
Шаг 2. Введите размеры дома, толщину фасадных стен и размеры мауэрлата. Сайт потребует указать характеристики стропильных ног. Их толщина в большинстве случаев 50 мм, а ширина зависит от того, какой будет крыша – теплой мансардной или обыкновенной холодной.
Ввод параметров
Для теплой крыши надо дать размеры утеплителя, технические характеристики паро- и гидроизоляции. С учетом вида материалов для кровли выбирается тип и шаг обрешетки.
Шаг 3. Включите функцию «Расчет».
Придется несколько секунд подождать, пока программа обработает введенные данные и выдаст готовые результаты. Появится чертеж конструкции стропильной системы двускатной крыши указанием всех размеров стропилин, подробной детализацией узлов соединения. Есть рабочий чертеж каждой ноги, ее место установки и форма запилов для соединения с мауэрлатом и в коньке.
Расчетные данные
Пользователь может подробно рассмотреть модель крыши дома в 3D изображении. При помощи мыши модель вращается в любую сторону, увеличивается и уменьшается масштаб.
Модель можно вращать
Вид элементов после расчета, просмотр в 3D
Практический совет. Программа дает возможность изменить высоту конькового элемента уже на готовой модели. Эта функция намного облегчает выбор вариантов крыши с учетом дизайнерского вида. Проектировщик следит, как меняется внешний вид дома в зависимости от колебаний высоты стропильной системы, несколько раз вводит новые данные для выбора оптимального варианта. Все остальные размеры и расчетные данные в автоматическом порядке изменяются с учетом различных данных по высоте.
Шаг 5. После выбора окончательного варианта нужно вернуться на вкладку «Чертежи» и ознакомиться с результатами расчетов по каждому отдельному элементу стропильной системы.
Просмотр результата расчета
Описание расчета
Очень важно, что даются не только размеры для изготовления элементов, но и объемы пиломатериалов для полного строительства крыши. Мы уже упоминали, что это чистые значения, они не учитывают количество неизбежных непродуктивных отходов. Программа обрабатывает самые простые конструкции двухскатных крыш, на практике их придется совершенствовать, монтировать различные прогоны, вертикальные и угловые стойки.
Результат во вкладке «Чертежи»
Это самая простая программа для расчетов стропильной системы. Профессиональные архитекторы для работы пользуются усовершенствованными, они имеют намного больше возможностей и функций, учитывают все исходные данные, обладают расширенным справочным отделом с указанием строительных стандартов и отраслевых нормативных актов.
Выводы
Не стоит спешить с расчетами, если у вас нет никаких практических навыков, то результаты программ можно использовать как рекомендации. Очень полезно ознакомиться с параметрами кровельных систем уже построенных зданий. Выберите для себя походящий стиль и попроситесь к владельцу на экскурсию.
Конструкцию стропил можно посмотреть в уже отстроенном здании
Если у него есть мансардное помещение и стропильная система не видна, то можно получить практическую консультацию у опытных строителей.
Крыша – очень сложный и ответственный архитектурный элемент любого строения, не нужно с ним экспериментировать. Ошибки могут становиться причиной появления очень неприятных ситуаций, для их ликвидации потребуется много усилий, времени и финансовых средств. Намного выгоднее со всех точек зрения обратиться за помощью к профессионалам, чем самостоятельно заниматься такими сложными расчетами.
