Расчет каркаса двухскатных крыш дома с мансардой и без

Схема Расчет стропильной ноги для крыши с затяжкой.

Таблица 1 к схеме 1 (L1 = 3м).

Односкатная крыша: необходимые расчеты

На сегодняшний день создание односкатной крыши для своего дома – это доступное и действительно практичное решение. И совершенно неважно, что вы собираетесь возводить – дачу, баню, частный дом или гараж, так как такая кровельная конструкция имеет широкую сферу применения в жилом домостроении. Кроме того, данная разновидность кровли потребует от вас весьма скромных финансовых затрат на монтаж, а также последующую эксплуатацию.

Односкатная конструкция

1. Достоинства односкатных конструкций
2. Тонкости создания чертежа
3. Критерии и тонкости расчетов для строительства односкатной крыши
4. Угол наклона скатной конструкции
5. Площадь кровельного покрытия
6. Материалы для изоляционных работ
7. Уровень нагрузки на стропила
8. Длина и количество стропил
9. Характеристики и сечение бруса для стропил

Результаты расчетов

Крыша: Угол наклона крыши: 0 градусов. Угол наклона подходит для данного материала. Угол наклона для данного материала желательно увеличить! Угол наклона для данного материала желательно уменьшить! Площадь поверхности крыши: 0 м2. Примерный вес кровельного материала: 0 кг. Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): 0 рулонов.Стропила: Нагрузка на стропильную систему: 0 кг/м2. Длина стропил: 0 см. Количество стропил: 0 шт.

Основы определения шага стропил

Как правило, шаг между стропилами зависит от нескольких факторов. Но обычно расстояние колеблется между 0,6 и 1,2 метра. Эти показатели являются округленными, на практике расстояние может отличаться на несколько сантиметров в меньшую сторону. Для точного определения необходимо выполнить следующие расчеты:

1. Определите длину ската, измерив по карнизу дома. Предположим что получилось 17,8 метра.
2. Разделите полученный показатель на планируемый шаг стропил. Если было принято решение что расстояние между балками будет 0,8 метра, тогда 17,8/0,8 = 22,25.
3. Далее, результат округляем в большую сторону и добавляем единицу: 23 + 1 = 24. На этом этапе определяется количество необходимых стропил.
4. Теперь рассчитываем расстояние между осями балок. Для этого длину ската нужно разделить на количество стропил: 17,8/24 = 0,74 м.

Так, вы определите реальное расстояние, на котором должны стоять стропила для кровли из металлочерепицы или какого-то другого материала. Нередко при планировании каркаса крыши применяют специализированные калькуляторы. В них вносят базовые данные и получат готовый результат. Все же, полностью доверять программа не стоит, так как некоторые условия может учесть лишь человек. При расчете можно понять как работает система, какие нагрузки действуют. При необходимости вносятся коррективы, усиливающие или облегчающие конструкцию. Самостоятельный расчет поможет более точно определить необходимый шаг стропил двухскатной и односкатной крыши.

Какие факторы учитываются при расчёте стропильной системы

Нагрузки, оказывающие воздействие на стропильную систему, классифицируются следующим образом.

1. Переменные — оказывают влияние на стропильную систему в определённый период. Например, снеговые нагрузки воздействуют на стропила только зимой. В другие времена года их влияние минимальное или нулевое. Помимо снеговых к этой группе относятся ветровые нагрузки, а также вес людей, обслуживающих кровлю — осуществляющих чистку, уборку снега, ремонт и т. д.

   Снеговые нагрузки относятся к переменным, т. е к таким, которые воздействуют на стропильную систему сезонно

2. Постоянные — воздействуют на стропильную систему независимо от времени года. Сюда относится вес кровельного пирога и дополнительного оборудования, которое планируется установить на крыше — снегозадержателей, антенн, аэраторов или турбин для принудительной вентиляции и других устройств.

   К постоянным нагрузкам на стропила относится вес кровельного пирога и дополнительного оборудования, установленного на крыше

3. Форс-мажорные — особый вид нагрузок, которые учитываются при аварийных ситуациях, сейсмоактивности, изменении структуры почвы, взрывах или пожарах.

Поскольку фатальные воздействия, а также вес людей и кровельного оборудования, которое неизвестно когда и какое будет установлено, предусмотреть и высчитать довольно проблематично, то поступают проще — к суммарной величине поддающихся расчёту нагрузок добавляют запас прочности в размере 5–10%.

Самостоятельно расчёт стропильной системы делают по упрощённой методике, так как учесть аэродинамические и поправочные коэффициенты, изгибы крыши, снос снега ветром, неравномерное распределение его на поверхности и другие факторы, действующие на крышу в реальности, без знания теории сопротивления материалов невозможно.

Единственное, о чём нужно помнить — максимальные расчётные нагрузки на стропильную систему крыши должны быть меньше предельно допустимых по нормативам.

Конструкция стропильной системы двускатной крыши

В разрезе двухскатная крыша представляет из себя треугольник. Состоит она из двух прямоугольных наклонных плоскостей. Две эти плоскости соединяются в высшей точке в единую систему коньковым брусом (прогоном).

Схема двускатной крыши

Теперь о составляющих системы и их назначении:

• Мауэрлат — брус, который связывает крышу и стены здания, служит опорой для стропильных ног и других элементов системы.
• Стропильные ноги — они образуют наклонные плоскости крыши и являются опорой для обрешетки под кровельный материал.
• Коньковый прогон (бус или конек) — объединяет две плоскости крыши.
• Затяжка — поперечная деталь, которая соединяет противоположные стропильные ноги. Служит для увеличения жесткости конструкции и компенсации распирающих нагрузок.
• Лежни  — бруски, расположенные вдоль мауэрлата. Перераспределяют нагрузку от кровли.
• Боковые прогоны — поддерживают стропильные ноги.
• Стойки — передают нагрузку от прогонов к лежням.

В системе могут еще присутствовать кобылки. Это доски, которые удлиняют стропильные ноги для образования свеса. Дело в том, что для защиты стен и фундамента дома от осадков желательно чтобы кровля заканчивалась как можно дальше от стен. Для этого можно взять длинные стропильные ноги. Но стандартной длины пиломатериалов  в 6 метров для этого часто не хватает. Заказывать нестандарт — очень дорого. Поэтому стропила просто доращивают, а доски, которыми это делают называются «кобылки».

Конструкций стропильных систем довольно много. В первую очередь их разделяют на две группы — с наслонными и висячими стропилами.

Разница в конструкции наслонных и висячих стропил

Типы и конструкция стропил

Есть три типа стропил наслонные, висячие и скользящие.

Скользящие стропила применяются в основном только в деревянных бревенчатых домах. Их способ крепления позволят им перемещаться (скользить) вперед и назад на определенное расстояние. Это связано с особенностью деревянных домов.

Висячие стропила используются только в тех домах, где расстояния между стенами не превышает 6,5 м, так как опираются концами на противоположные стены здания.

Наслонные стропила опираются не только на стены здания, но и имеют промежуточную опору, при этом пролет между опорами должен быть 4,5 и более. Благодаря дополнительным опорам можно перекрыть пролет до 15 метров.

Опорой для стропил служит:

• верхний венец в рубленых и брусчатых домах;
• верхняя обвязка в каркасных домах;
• мауэтлат (брус толщиной 100-150 мм) в каменных домах. Мауэрлат может укладываться по всему периметру здания или же только по стене, где опираются стропильные ноги.

Стропила, при необходимости, могут усилятся дополнительными элементами, такими как затяжками (ригелями) и подкосами. Это позволит избежать их провисания в процессе эксплуатации.

Калькулятор для расчета шатровой кровли предназначен для:

— расчета стропильной конструкции, — определения необходимого количества строительных материалов для стропил¹, — определения объема досок обрешетки², — расчета размеров деталей стропильной системы.

Расчет шатровой крыши

Нажмите на кнопку↑ для начала расчёта.

Укажите необходимые размеры в миллиметрах

Y — высота крыши, X — длина дома, Z — ширина дома, C — минимальный размер карнизного свеса, U — ширина стропил, W — толщина стропил, S — шаг стропил, O1 — ширина досок обрешетки, O2 — толщина досок обрешетки, R — шаг обрешетки.

¹ Стропильная нога (стропила) – основной элемент стропильной системы. Изготавливают чаще всего из бруса шириной 50-100 мм. и высотой 100-200 мм.

² Обрешетка предназначена для передачи нагрузки кровли на стропильные ноги.

Калькулятор для расчета мансардной крыши.

Виджет от SocialMart

Определяем угол наклона

Проектируя конструкцию крыши необходимо принимать во внимание, что снеговое воздействие на кровлю возрастает для пологих скатов, а ветровое — для крутых и, приступая к расчетам, в первую очередь следует определить угол наклона кровли.

Например, при углах, превышающих 60°, снеговую нагрузку можно не учитывать совсем, зато влияние ветра при увеличении угла от 15 до 60° возрастает более, чем в 5 раз.

Как показывает опыт, самым экономным по расходу на материалы и строительство, а также оптимальным по сумме всех воздействий на стропильную систему является диапазон углов наклона кровли от 35 до 45°.

Виды стропильной системы двухскатной крыши

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

Виды системы крыши: с наслонными и висячими стропилами

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.

{banner_link_1}

Комбинированные

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

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.

Вычисление угла нестандартной двухскатной крыши

Виды двухскатных кровель не ограничиваются только классическим типом или тем, который с фронтона образует равнобедренный треугольник и скаты имеют одинаковый уклон. Другими типами, имеющими более сложную конструкцию, но для которых также актуален расчёт угла наклона сторон, являются:

• Ломаная крыша;

  Пример ломаной конструкции крыши

• Разно уровневая;
• Разно скатная.

Для проектирования сложной крыши онлайн — калькулятор будет оптимальным способом рассчитать угол уклона каждого из скатов, поскольку позволяет быстро вычислить и оптимизировать этот показатель на основании вводимых данных, таких как:

• длина основания кровли;
• желаемая высота здания под конек;
• планируемый тип кровельного материала;
• регион расположения строения и тип местности для уточнения статистических данных по снеговой и ветровой нагрузке.

  Расчет сложной крыши через онлайн калькулятор

В зависимости от типа кровли и программы данные, необходимые для ввода, могут отличаться наличием дополнительных параметров.

Достоинством применения онлайн — калькуляторов является то, что изменяя вводимые параметры можно выбрать оптимальный вариант для конкретного строения.

Если же делать расчёт сложной кровли вручную, то необходимо принимать во внимание следующие основные моменты:

1. Ломаная кровля. Основное предназначение кровли такого типа это увеличение полезной площади подкровельного пространства, которое обеспечивается более крутыми нижними скатами и пологой верхней частью. Оптимальными углами для мансардной крыши считается соотношение 30 градусов для верхней части и 60 градусов для нижних сторон. Такое сочетание наклонов делает двускатную ломаную кровлю эстетически привлекательной и функционально удобной.

   Примеры двускатной ломаной крыши

2. Крыша с разной длиной скатов. Зачастую к такому варианту прибегают, когда необходимо разместить под одной крышей помещения разного функционального назначения, например, проект жилого дома и веранды, при этом уклон более длинного ската будет намного меньше, чем короткого. В этом случае целесообразно выполнить расчёт короткого ската по стандартной методике, а угол второй из сторон вычислять математически на основании высоты конька и длины от точки, соответствующей проекции конька, до места окончания ската. Крыша с разными углами требует внимательного подбора кровельного покрытия, чтобы оба угла наклона крыши находились в допустимом диапазоне конкретного материала. Если это не представляется возможным, то необходимо расположить постройку на местности так, чтобы более длинный скат был с подветренной стороны, при этом рекомендуется ориентироваться на данные метеослужбы о розе ветров на данной территории.

   Примеры крыши с разной длинной скатов

3. Разно уровневые. Такое строение двухскатной кровли в последнее время становится все более популярным, поскольку оно расширяет возможности организации внутреннего пространства, а также позволяет максимально задействовать технологии энергосбережения. Пример крыш с разноуровневым скатом

   Можно выделить два типа разно уровневых покрытий:

   • с одинаковым уклоном скатов;
   • с разными углами наклона.

   Принцип расчета для любого из типов является таким же, как и в предыдущих вариантах.

Многообразие вариантов конструкций двухскатных сложных крыш предполагает гибкий подход при вычислении уклонов скатов в каждом отдельном случае, но принципы расчетов должны оставаться неизменными.

Примерны оформления мансардного этажа разных типов двухскатной крыши

Таким образом, угол двухскатной крыши является немаловажным показателем при проектировании кровли, поскольку от этого будет зависеть долговечность и безопасность постройки.

Корректно просчитанная крыша своими руками будет гарантией будущего комфорта, а также оптимальных финансовых затрат на строительство.

Расчет по прочности и деформациям

Для стропила как свободно опертой балки длиной, равной пролету между опорами, находится максимальный изгибающий момент от равномерно распределенной нагрузки. Далее определяется действующее напряжение в самом нагруженном сечении. Оно должно быть меньше расчетного сопротивления изгибу для дерева применяемой породы.

Если это условие выполняется, проверяются деформации. Они не должны превышать 1/200 длины пролета. В этом случае шаг и сечение стропил удовлетворяет всем заданным требованиям.

Если какое-либо условие не соблюдается, нужно уменьшить шаг, увеличить сечение балки или применить сразу оба действия. Можно отталкиваясь от необходимого расстояния между стропилами, например под укладку утеплителя, обратным вычислением найти требуемые геометрические параметры сечения.

Для теплых кровель высота сечения стропильной ноги должна быть не менее толщины теплоизолятора, требуемой по теплотехническому расчету для конкретной местности. В умеренных широтах она составляет 200 мм (для минеральной ваты). Даже если по расчету требуется меньшая высота сечения стропил, ее не изменяют. Это позволит избежать установки дополнительных конструкций для закрепления утеплителя. Плиты минеральной ваты просто вставляются между балками, где они удерживаются силами упругого распора.

Заключение

Крыша это третий конструктив дома (фундамент, стены, крыша). Этот конструктив осуществляет главную защитно-декоративную обязанность. Крыша оберегает весь дом от внешних климатический факторов и сохраняет тепло в доме. А ещё она создаёт притягательность дома за счёт эстетических объёмов, которые отвечают избранному зодческому образу.

Именно она извлекает и добивается приличного вида дома с однообразной и неинтересной коробкой стен.

Кровля это одна из конструкций крыши. Этот конструктив – финишное покрытие крыши. Её задачи защитно-декоративные.

Все крыши делятся на:

• плоские,
• и скатные.

Как правило, многие застройщики строят дома без проектов. Поэтому рекомендую хотя бы выполнить схему дома. Не только стен и перегородок, но и крыши до начала основного строительства, чтобы итог его в конце не огорчил Вас. Ведь Вы всю оставшуюся жизнь будете жить в доме, который построите сами. И дай Вам бог…

Будьте здоровы!

Графический и математический способы определения высоты конька

Чтобы лучше разобраться в том, как рассчитать конек крыши, можно воспользоваться такими методами расчетов:

• Математическим – в этом случае вычисление размера происходит по формуле определения длины одной из сторон прямоугольного треугольника.
• Графический – потребуется создание схемы крыши в масштабе.

При использовании математического метода расчетов, нужно взять формулу a= b × tgα, где а – высота конька; b – полширины пролета; tgα – уклон, определенный хозяином дома исходя из технических предписаний и рекомендаций производителя кровельного материала.

Графический метод предполагает получение размеров при пересечении центра крыши и линии ската, идущей под определенным углом от последней точки свеса карниза.

Стоит отметить, что перечисленными методами можно определить подъем крыши, но не всю высоту конька. Настоящие показатели определяются технологией монтажа верхних частей стропил. При использовании висячих стропильных систем высота конька будет такой же. То же самое касается наслонных систем, в случае, когда вершина стропила выходит за линию конькового прогона.

Когда стропильные ноги выходят за пределы прогона, то к высоте крыши нужно приплюсовать 2/3 толщины доски или бруса, примененного при возведении стропильной системы. Стоит учесть, что глубина врубки делает толщину материала меньше на треть.

В расчете, как правило, не учитывается укладываемая на стропила обрешетка. Неизбежны во время возведения крыши незначительные отклонения, которые могут достигать 5-7 см – это нормально, так как к негативным последствиям не приводит.

Проектируем стропильную систему

При проектировании стропильных систем необходимо учитывать тип крыши, так как каждый тип крыши должен иметь свою стропильную систему. Ведь очевидно, что стропильная конструкция вальмовой крыши будет значительным образом отличаться от мансардной (ломанной). Поэтому, воплощая задуманное, нужно учитывать эти важные факторы.

Но все же некоторые правила при монтаже и проектировании различных видов крыш можно считать универсальными.

При разработке самой конструкции крыши и ее стропильной системы необходимо учитывать некоторые факторы, которые приводим далее:

Если требуется утепление кровли, то нужно продумать этапы работ по монтажу таким образом, чтобы работы впоследствии проводились быстро, максимально удобно и легко.

При закладке утеплителя необходимо продумать важный шаг, когда будут монтироваться стропильные ноги.

Нужно учитывать будущий вес крыши и, в соответствии с этим, рассчитать мощность такой конструкции, как стропильная нога.

Чтобы древесина была достаточно прочной, необходимо учитывать несколько факторов. Это условия, в которых была заготовлена древесина, место ее хранения, а также сушки.

При выборе древесины лучше, чтобы это были смолистые брусья. Ведь всем давно известно, что смола является природным антисептиком, а значит, будет надежно сохранять древесину, и срок службы у стропил будет более долгим.

Если стропила изготавливаются для вальмовой крыши, то они должны быть разного сечения.

Наиболее прочные стропила для крыши своими руками устанавливают в тех местах, где идет соединение нескольких брусков.

С особой внимательностью следует выбирать брус, который будет использован на ендовые стропила. Ведь стык между плоскостями очень часто становится проблемным местом, так как он наименее прочен и может довольно часто протекать.

Как используется пространство под кровлей

Это вопросом нужно озадачиться еще на этапе проектирования. Ведь если под крышей у вас будет жилое помещение, то в таком случае возможно пойти двумя путями:

• Использовать увеличенный угол крыши дома для большего простора и создания высоких потолков.
• Обустроить мансардную конструкцию ломанного типа. Ее можно соорудить двухскатной или четырехскатной.

Приняв решение об обустройстве большего уклона, надо помнить о нескольких моментах:

• затраты на материалы и монтаж возрастут;
• для более высоких конструкций растет ветровая нагрузка;
• при показателе угла ската более 60 градусов снег не задерживается на крыше и скатывается, а вот при мансардной конструкции обязательно надо учитывать снеговые нагрузки;
• для крутых скатов нужно тщательно выбирать материал кровли.

Но и при малом уклоне могут возникать проблемы. Например, будет скапливаться снег и влага, которая затем может затекать в помещение через стыки.

Как рассчитать стропила на крышу

Как рассчитать стропила на крышу

Теперь, ознакомившись с отправными точками, можете брать бумагу, линейку и карандаш и приступать к расчетам.

Первый этап. Вес кровельного пирога

Для начала определите, сколько будет весить сама кровля. Это очень важно, ведь стропильная система должна достаточно долго выдерживать этот вес. Его очень легко вычислить: узнайте вес квадратного метра каждого из слоев, суммируйте полученные данные и добавьте поправочные 10%.

Вот пример таких расчетов.

1. Квадратный метр обрешетки весит 15 кг.
2. Кровельным покрытием будет, скажем, ондулин с весом 3,5 кг.
3. Метр квадратный битумной гидроизоляции весит еще 6 кг.
4. Вес 10-сантиметровог о слоя минеральной ваты составляет примерно 10 кг на квадратный метр.

Посмотрим, что получается.

15 + 3,5 + 6 + 10 = 34,5 кг.

Добавляем поправочные 10%, получается 37,95 кг. Именно эта цифра является показателем веса кровельного пирога.

Обратите внимание! В большинстве случаев этот вес не превышает 50 кг, но опытные специалисты уверены, что при расчетах нужно основываться именно на этом значении – «на запас».

Выходит, что вес кровельного пирога должен составлять 50 + 10% = 55 кг/м².

Второй этап. Снеговая нагрузка

Очень важно учесть и снеговую нагрузку, ведь снег может скапливаться на крыше в достаточно большом количестве. Используйте для определения этой нагрузки специальную формулу:

µ х S ᶢ = S , где

S в данном случае – это нагрузка снега, которую вам нужно рассчитать;

µ – поправка, зависящая от наклона ската;

У плоской крыши, наклон которой не превышает 25°, поправка будет равняться единице; если наклон ската больше 25°, но не превышает 60°, то поправка составит 0,7. Если будет сооружаться очень крутая кровля, то снеговые нагрузки для нее можно не рассчитывать вовсе.

S ᶢ – это вес квадратного метра снегового покрова. Этот показатель зависит от климатических особенностей конкретного региона, узнать о нем можно в СНиПе.

Допустим, наклон кровли будет составлять 25°, а масса снега – 200 кгс/м².

0,7 х 200 = 140 кгс/м²

Это планируемая нагрузка снега на стропильную систему.