Расчёт стропильной системы: методика расчёта вручную и автоматизация

Конструктивные элементы двускатной крыши

Двускатная крыша содержит в себе следующие конструктивные элементы: мауэрлат, стропильная нога, конек, кобылки, лежень, стойки, подкосы, обрешетка.

Мауэрлат

Мауэрлат – это брус, проложенный по периметру здания, который закреплен к несущим стенам на анкера или стержни с резьбой, вмурованные в стену. Мауэрлат передает нагрузку от стропильных ног на несущие стены здания. Как правило, для мауэрлата применяют брус квадратного сечения из хвойных пород дерева, и размер его варьируется от 100х100мм до 150х150мм.

Стропильные ноги

Стропильная нога – это доска сечением 50х150мм либо 100х150мм. Стропильные ноги формируют основной контур двускатной крыши, образуя тем самым треугольник. Стропильные ноги равномерно передают нагрузку, возникающую от погодных условий (ветер, снег) и от веса кровельного покрытия на мауэрлат, а мауэрлат передает эту нагрузку на несущие стены здания. Шаг стропильных ног должен быть в пределах от 60 см до 120 см. Все зависит от вида кровли, чем тяжелее кровельное покрытие, тем чаще устанавливаются стропила.

Конек представляет собой горизонтальный элемент крыши, который соединяет в самой верхней точке два ската крыши. Конек формируется в результате соединения стропильных ног в верхней части крыши.

Кобылки – это отрезок доски, который служит продолжением стропильной ноги и образует свес крыши. Кобылки необходимы в тех случаях, когда длины стропильной ноги не хватает для образования свеса крыши. Для кобылок используют доску меньшего сечения, чем была использована доска для стропильных ног. Использование кобылок позволяет использовать стропильные ноги меньшей длины, что облегчает монтаж стропильной системы.

Кобылки

Свес крыши отводит от стен дождевую влагу, предотвращая стены от чрезмерного намокания. Как правило, свес должен выступать от стены не менее чем на 400 мм.

Лежень

Лежень – горизонтальный брус, который лежит на внутренней несущей стене и равномерно распределяющий нагрузку от стоек крыши. Для лежня используется брус 100х100мм или 150х150 мм.

Стойки

Стойки – это вертикальные элементы крыши, которые передают нагрузку от конька на несущую внутреннюю стену здания. Стойки изготовляют из бруса сечением 100х100мм либо 150х150мм.

Затяжки

Затяжка – это конструктивный элемент висячей стропильной системы, который образует вместе со стропильными ногами треугольник и не дает стропильным ногам разъехаться в разные стороны.

Подкосы

Подкосы представляют собой обрезок доски, который устанавливается под определенный углом, передавая нагрузку от стропильных ног вниз к несущим элементам. Несколько подкосов образуют вместе с затяжкой прочную конструкцию называемую фермой. Такая ферма способна выдерживать и передавать нагрузки при больших пролетах.

Обрещетка

Обрешетка представляет собой бруски или доски, которые крепятся к стропильным ногам перпендикулярно направлению стропильных ног. Обрешетка равномерно распределяет вес кровли и нагрузки от погодных явлений на стропильные ноги. Также обрешетка скрепляет стропильные ноги в единое целое. Кроме брусков можно использовать необрезную доску, но перед установкой такой доски на стропильные ноги с неё необходимо содрать всю кору. Для мягкой кровли, такой как битумная черепица, используют для обрешетки листы влагостойкой фанеры.

Все вышеперечисленные конструктивные элементы двускатной крыши изготавливаются из хвойных пород дерева. Все элементы двускатной крыши в обязательном порядке антисептируются, чтобы в дальнейшем балки и стропила не загнили.

Элементы трехскатной крыши

Остов трехскатной крыши имеет следующие составляющие:

1. Мауэрлат – это брус, который уложен по границе внешних стен и разносит нагрузку с крыши на стены строения;

2. Лежень – это переходный брус. Он уложен на несущие стены строения;
3. Балки перекрытия – это доски, они уложены на мауэрлат и выполняют функцию остова перекрытий меж этажом и мансардой или же чердаком;
4. Стойки – это вертикальный несущий брус, который держит остов крыши;
5. Коньковый брус – ложиться на вертикальные брус, который является подпоркой для стропильной системы крыши;
6. Стропила – доски, уложенные на определённом расстоянии они опираются на коньковый брус и стойки сверху, а на мауэрлат снизу. Стропила крыши бывают накосные и боковые.
7. Шпренгель – вертикальная опора, подпирающая накосные стропила;
8. Подкосы – бруски, которые ставят под углом примерно 45 градусов, они служат раскосами между балками перекрытий и стропилами или лежнем.

Все составляющие крыши соединяют с помощью накладов, металлических уголков, шпилек с гайками или саморезами.

Подготовительный этап

Для начала требуется определиться с размером крыши и углом её наклона. Для этого требуется учесть: количество выпадаемых осадков, снеговую и ветровую нагрузку вашего региона, а так же тип кровельного материала, который будет использоваться.

На заметку! Чем угол наклона крыши будет меньше, тем лучше конструкция будет выдерживать эти нагрузки. Однако слишком маленький угол наклона не позволит в полном объёме использовать мансардное помещение, поэтому необходимо найти золотую середину.

Перед тем как приступить к строительству крыши необходимо ознакомиться с тем, что такое стропильная система и из чего она состоит. В соответствии с проектом плана дома, разрабатывается будущая конструкция и форма крыши.

Двухскатная крыша состоит из двух наклонных плоскостей (скатов), расположенные под углом друг к другу, соединённые в районе конька. В торцах крыши образуются треугольные фронтоны.

Элементы стропильной системы

Любые стропила предназначены для распределения и передачи нагрузки кровли на стены дома. Основными элементами, на которые опираются стропила, являются:

• Мауэрлат – брус, закрепленный на верхней плоскости стен по периметру всего дома;
• Лежни – опорные брусья, уложенные на внутренние несущие перегородки или колонны;
• Балки перекрытия верхнего этажа;
• Стойки и опоры;
• Прогоны – горизонтальные опорные элементы, уложенные вдоль оси крыши на стойки.

Стропильная ферма состоит из следующих элементов:

• Стропильные ноги – доски или брус, образующие контур крыши и уложенные с определенным шагом;
• Затяжки или ригели – горизонтальные элементы, стягивающие парные стропильные ноги между собой;
• Подкосы – опоры, поставленные под углом и поддерживающие стропильные ноги;
• Кобылки – доски, закрепленные на нижнем конце стропил и образующие свесы крыши;

Нарожники – короткие стропила, опирающиеся на диагональные стропила в вальмовой крыше.

Варианты крыш с висячими и наслонными стропилами

Все эти элементы в частном строительстве обычно выполняют из дерева – бруса или доски хвойных пород, высушенного естественным образом. Дерево пропитывают антисептиком, что позволяет продлить срок его службы. Толщина и сечение элементов определяется расчетом.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника. В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

Как устроена мансардная крыша (с чертежами и схемами) читайте тут.

Расчет параметров: основные этапы ↑

Правильный расчет стропильной системы двухскатной крыши очень важен для обеспечения надежности и долговечности дома в целом.

Любая непосильная нагрузка или неравномерное распределение веса кровли могут стать причиной разрушения здания.

Каждый проект дома предусматривает индивидуальный план организации всей крыши на основе строительных норм и особенностей конкретного дома.

Расчет стропил для наслонного вида более простой и экономный, а висячей – более прочный, поэтому в проектах часто комбинируется устройство обоих вариантов.

В первую очередь определяют уклон скатов, поскольку, скажем, в случае минимальных углов, 10–15° действуют некоторые ограничения на выбор кровельного материала. Стропильная система практически проектируется на уже выбранное покрытие.

Хотя с увеличением уклона материальные затраты растут, при этом также улучшаются эксплуатационные характеристики – «крутая» крыша может сама очищаться от дождевой воды или снега. На строение с уклоном больше 45°, вообще, можно настилать любой кровельный материал.

Еще одним ограничителем наклона являются природные явления. Особой точности требует связанный с ними учет параметров крыши, например, снеговые и ветровые действия.

Далее приступают к определению общего веса пирога для кровли, который включает обрешетку, утепление, а также кровельное покрытие.

Заключительным этапом является расчет пиломатериалов и подготовка инструкции по креплению кровли.

Для определения количества кровельного материала нужно предварительно определить площадь двухскатной крыши. В принципе для тех, кто знаком с азами геометрии, как посчитать площадь, сложности не представляет.

Постоянные и временные нагрузки: их расчет и рекомендации ↑

При расчете нагрузок любой природы, конструктивных и атмосферных, используют сложные математические формулы с учетом корректирующих  коэффициентов.

После определения давления от кровельного покрытия, обрешетки, утепления и стропильной системы, их суммируют и полученную величину делят на полную площадь скатов и получают величину, приходящуюся на 1 кв. м. Для двухскатных строений результат умножают на поправочный коэффициент К=1,1. В среднем это значение для жилого дома составляет порядка 40–50 кг/ кв. м.

В зависимости от климатических особенностей региона снеговая нагрузка может быть равной 80–150 кг/кв. м. Для её подсчета используют следующие поправочные коэффициенты:

• до 25° уклона крыши – К=1,
• 25–60° – К=0,7 (понижающий).

Например, если на почве снеговое давление составляет 70 кг/кв. м, то на верху дома это значение уже будет 70 х 0,7=49 кг/кв. м.

В местах, где наблюдается постоянное повышенное скапливание снега согласно данным подсчета необходимо установить спаренные стропила и сплошную обрешетку.

Ветровое воздействие рассчитывают при помощи коэффициентов изменения аэродинамического влияния и ветрового давления, с учетом того, что давление порывов ветра на кровлю меняется в зависимости от расположения скатов к ветру.

Рассчитывая общую нагрузку на кровлю, ветровую и снеговую суммируют и умножают на коэффициент, который зависит от шага стропил.

© 2021

Установка стропильной системы односкатной крыши

Схема, по которой возводится стропильная система односкатной крыши имеет два вида.

1. Устройство стропильных ног на опорные брусы, уложенные по несущим стенам, которые в свою очередь находятся в разных плоскостях. Данный вариант признан самым целесообразным в плане финансовой экономичности, ведь именно при таком строении получается экономить довольно большое количество деревянных элементов. Но стоит понимать, что сэкономить сильно много не выйдет. Дело в том, чтобы обеспечить определенный кровельный скат необходимо задавать угол, а это сделать можно лишь при помощи возведения большой по высоте стены
2. Монтаж стандартной системы треугольного вида. В ней присутствуют привычные стропильные ноги, балки и стойки. Благодаря данной конструкции нет необходимости увеличивать длину стен, но при этом расходуется гораздо больше пиломатериалов. Поэтому если у вас есть доступ к ней, то вы можете смело выбирать такой вид, но если ситуация противоположная, то подумайте над первым. Кстати, при наличии крана, такую стропильную систему можно собрать прямо на земле, а потом при помощи механизмов доставить куда нужно. Такой трюк существенно сэкономит вам не только время, но и будет являться максимально удобным для монтажников

ВАЖНО: Выбор одного из вышеописанных способов возведения стропильной системы никак не повлияет на срок эксплуатации кровли и никак не скажется на качестве конструкции. Конструктивные особенности – индивидуальное предпочтение застройщика..  

Количество вспомогательных опор или подкосов во многом будет зависеть от следующих параметров:

• Уклон кровельного ската
• Масса стропильной ноги
• Длины стропила
• Кровельного покрытия
• Характеристики плит теплоизоляции
• Зазор промеж стеной и примыканием кровли

Как правило, установка стропил для односкатной крыши очень простая работа, главное подобрать соответствующий материал и если вы не знаете, как это сделать – обратитесь к специалистам или посоветуйтесь с продавцом магазина. Кстати, крепление стропил односкатной крыши следует выполнять при помощи больших гвоздей либо металлическими скобами, но помимо их на деревянных элементах вырубают специальные пазы, дабы создать сильный упор.

Помните, что мауэрлат в стропильной системе односкатной кровли – является основой. Именно поэтому подойдите к его выбору грамотно и с умом.

Схема односкатной крыши, скорее всего, является самой простой конструкцией в строительной сфере. Благодаря ней вы можете возвести недорогое жилье либо перекрыть временное сооружение, например, сарай или дровяник.

Благодаря своей конструкции, как правило, односкатные кровли создаются не с очень большим уклоном, что позволяет укладывать на них битумные покрытия. Рубероид будет отличным выбором на хозяйственной постройке.

Стоит отметить, что односкатная кровля будет выглядеть довольно скудно и примитивно, если не применять к ней архитектурных уловок, например, накрывать сразу здание и гараж. Конечно, такая конструкция вытянет из вас большее количество денег, но вы останетесь очень довольным. Если вам нет необходимости устраивать сложные системы, то вы можете остановиться на простом виде.

Монтаж стропил двухскатной крыши

Перед началом установки стропил происходит крепление мауэрлатов к продольным стенам с помощью анкерных болтов. Далее необходимо определиться с оптимальным сечением стропильных ног, которое зависит от их длины и расстояния между ними. Для этого можно воспользоваться приведенной ниже таблицей, которая позволяет подобрать сечение стропильных ног в зависимости от их длины. Если необходимо, чтобы пиломатериалы имели другую ширину и длину стропильных ног, то требуемый размер достигается путем их сращивания (наращивания) при помощи крепежных элементов.

Если будет использоваться утеплитель, то необходимо подобрать рациональное расстояние между стропилами таким образом, чтобы как можно меньше пришлось обрезать теплоизоляционный материал.

Установка стропил двухскатной крыши происходит в следующем порядке:

1. Вначале делается шаблон, по которому будут собираться стропильные фермы. Для этого берутся две доски (длина доски равна длине стропильной ноги) и соединяются с одного края между собой одним гвоздем.
2. Получившаяся конструкция (ножницы), свободными краями досок кладется на опоры, в места, где будут опираться стропильные ноги. Полученный, финальный угол – угол наклона ската крыши, необходимо зафиксировать с помощью нескольких гвоздей, а для лучшей фиксации угла, закрепить между досками поперечную перекладину.
3. Далее делается еще один шаблон, с помощью которого, будут выполняться монтажные запилы на стропилах. Проще всего его изготовить из фанеры.
4. На стропилах вырезают монтажные запилы при помощи шаблона и соединяют между собой под углом наклона ската. Получившийся треугольник называют стропильной фермой, который поднимают на крышу с помощью вспомогательных конструкций (лестница, лаги и т.п.) и крепят к мауэрлату.
5. В самом начале устанавливают две крайние фронтонные фермы. Для их правильной горизонтальной и вертикальной установки используют временные подкосы, которые к ним крепят.
6. Между крайними вершинами ферм протягивают шнур, который служит для обозначения будущего конька, а также для уровня остальных промежуточных стропил.
7. Далее поднимаются и устанавливаются остальные стропильные фермы на ранее подсчитанном расстоянии (не менее 0.6 м) друг от друга.
8. Громоздкие конструкции, в зависимости от необходимости, укрепляются ригелями, подпорами, подкосами и т.п.
9. Коньковый брус (прогон) устанавливают на специальных опорах. Дальше к нему крепятся промежуточные, диагональные и короткие стропила.

Расчет нагрузок и угла наклона

Правильный и точный расчет стропильной системы двухскатной крыши – залог будущей прочности и надежности вашего дома. При проектировании сложной кровельной конструкции ее расчет должен производить только профессионал. Расчет двухскатной крыши с небольшой площадью можно рассчитать самостоятельно с помощью несложных инструкций и применением простых формул. В конечном итоге, при самостоятельном подсчете, все равно лучше обратиться за советом к специалисту, чтобы быть окончательно уверенным в надежности и прочности будущей кровли.

В самом начале определяются с углом наклона кровельных скатов. Угол наклона в 5-15°; подходит для небольшого числа кровельных покрытий. Ввиду этого вначале выбирается кровельный материал, а уже потом рассчитывается стропильная система. При угле наклона выше 45° подходит любое кровельное покрытие, но вместе с этим растут и материальные расходы.

Также необходимо точно подсчитать временные нагрузки — ветровые и снеговые. Пределы снеговой нагрузки лежат в диапазоне 80-320 кг/м 2 и зависят от климатического района. На кровле с углом наклона не более 25° коэффициент перехода от снегового покрова на крышу равен 1. Для крыш с уклоном 25-60° коэффициент принимается равным 0.7.

К примеру, при нагрузке снегового покрова на земле 120 кг/м 2 нагрузка на кровле с углом наклона 25-60° составит 120×0.7=84 кг/м 2 .

Ветровая нагрузка подсчитывается при использовании коэффициента изменения ветрового давления и аэродинамического влияния.

Подсчитывается вес кровельного пирога — постоянная нагрузка, которая включает в себя вес обрешетки, контробрешетки, утеплителя, кровельного материала, а также, в случае с мансардой, вес внутренней отделки потолков. Средняя величина постоянной нагрузки колеблется в пределах 40-50 кг/м 2 .

Таким образом, подсчитывается общая нагрузка, которая состоит из постоянной и временной нагрузок. Исходя из общей нагрузки на квадратный метр кровли, подбирается сечение стропильных ног.

В любом случае, при расчете стропильной системы двухскатной крыши, необходимо доверить работу специалистам, также можно воспользоваться справочниками в сети и специализированными интернет ресурсами.

Похожие новости

Главная » Крыша » Виды стропильной системы двухскатной крыши: для маленьких и больших домов

Конструкция стропильной системы двухскатной крыши

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

Элементы стропильной системы двухскатной крышиЭлементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 2Элементы стропильной системы двухскатной крыши — схема 3

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.

Варианты фермы стропильной системы крыши

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.

Расположение стойки в зависимости от длины крыши

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.

Использование автоматических систем расчёта кровли

Расчёты стропильной системы на первый взгляд кажутся запутанными и трудными с множеством непонятных терминов. Но если вникнуть внимательно и вспомнить школьный курс математики, то все формулы вполне доступны для понимания даже человеку без профильного образования. Тем не менее многие предпочитают несложные онлайн-программы, где требуется лишь занести данные в форму и получить результат.

Видео: расчёт крыши бесплатным калькулятором

Для более глубоких расчётов имеется специальное программное обеспечение, среди которого заслуживают внимания ПО «Автокад», SCAD, 3D Max и бесплатная программа «Аркон».

Видео: расчёт мансардной кровли в программе SCAD — подбор сечений элементов

Роль стропильной конструкции — удерживать вес всех нагрузок, равномерно распределять их и передавать на стены и фундамент. Поэтому от продуманного подхода к расчёту зависит надёжность, безопасность, долголетие и привлекательность всего строения. Лишь разобравшись в деталях обустройства стропильного каркаса, можно справиться с расчётами самостоятельно или как минимум проконтролировать добросовестность своих подрядчиков и проектировщиков, чтобы по незнанию не переплачивать лишнее. Удачи вам.

Создание запила

Фиксация балок без запила применяется для скользящего соединения. Уголок для крепления стропил к мауэрлату позволяет надёжно закрепить балки. Способ фиксации не позволяет конструкции кровли выдерживать значительные нагрузки, поэтому его используют для перекрытия четырехскатной крыши с небольшими пролётами.

Получить надёжный узел опирания можно при помощи пропила или блокирующего зуба. Врезку делают в стропильной ноге на четверть толщины изделия. На практике применяют несколько вариантов устройства запила:

1. Жёсткое крепление – работает на сжатие внутренней стороны опорной балки.
2. Подвижное крепление получают в том случае, когда зуб образуется на внешней стороне бруса (чтобы стропила не смогли соскользнуть из мауэрлата, их дополнительно закрепляют скобами или уголками).
3. Вместо запила может использоваться упорный брус, который прибивают к балке.

Строительство кровли

После произведения расчетов и приобретения необходимых частей, выполняется установка мауэрлата. После этого создается обрешетка. Элемент является основой для крыши, возведенной своими руками, делается из сосны или другой хвойной древесины. Материал прочный и легкий, способный раскидать вес всех элементов по всей плоскости. Размещается вдоль кровельных скатов, между стропильными ногами, верхом стенок. Мауэрлат

Чтобы элемент прослужил дольше, необходима изоляционная прослойка между стенкой и ним. Подойдет для этого рубероид. Закрепляться мауэрлат может с помощью любых элементов крепежа, которые будут удобны. Для возведения кровли необходимо следовать плану:

• Закрепление стропил. Если используются висячие, собирать их необходимо заранее, используя крепежные элементы для придания жесткости данной части. Сначала делаются крайние элементы, после внутренние. При наслонной системе создается вначале лежень, где установятся опоры. Если длина элементов недостаточная, можно добавить ее с помощью установки кобылок.

Установка обрешетки. Использовать для возведения можно любые материалы, но важно избавиться от коры с досок, чтобы увеличить срок службы элементов. Если планируется использовать мягкую кровлю, обрешетка делается сплошной. Здесь требуется жесткая основа, чтобы не было деформации при эксплуатации. Сплошная обрешетка

Решетчатая. Делается при использовании жестких видов покрытия: шифера, металлочерепицы. Решетчатая система

Укладка кровли. Материалов покрытия множество, каждый из них предполагает использование разных методов покрытия. Не стоит пренебрегать рекомендациями производителя материала. Важно делать небольшой нахлест между элементами. Структура не должна быть нарушена, чтобы не возникло протечек. Не стоит забывать, что надежная крыша, возведенная своими руками – гарантия сохранности имущества в доме. Не стоит пренебрежительно относиться к ее возведению, чтобы потом не пришлось производить сложный ремонт.

Строительство кровли

После произведения расчетов и приобретения необходимых частей, выполняется установка мауэрлата. После этого создается обрешетка. Элемент является основой для крыши, возведенной своими руками, делается из сосны или другой хвойной древесины. Материал прочный и легкий, способный раскидать вес всех элементов по всей плоскости. Размещается вдоль кровельных скатов, между стропильными ногами, верхом стенок.

Чтобы элемент прослужил дольше, необходима изоляционная прослойка между стенкой и ним. Подойдет для этого рубероид. Закрепляться мауэрлат может с помощью любых элементов крепежа, которые будут удобны. Для возведения кровли необходимо следовать плану:

• Закрепление стропил. Если используются висячие, собирать их необходимо заранее, используя крепежные элементы для придания жесткости данной части. Сначала делаются крайние элементы, после внутренние. При наслонной системе создается вначале лежень, где установятся опоры. Если длина элементов недостаточная, можно добавить ее с помощью установки кобылок.

Установка обрешетки. Использовать для возведения можно любые материалы, но важно избавиться от коры с досок, чтобы увеличить срок службы элементов. Если планируется использовать мягкую кровлю, обрешетка делается сплошной. Здесь требуется жесткая основа, чтобы не было деформации при эксплуатации. Решетчатая система

Укладка кровли. Материалов покрытия множество, каждый из них предполагает использование разных методов покрытия. Не стоит пренебрегать рекомендациями производителя материала. Важно делать небольшой нахлест между элементами. Структура не должна быть нарушена, чтобы не возникло протечек. Не стоит забывать, что надежная крыша, возведенная своими руками – гарантия сохранности имущества в доме. Не стоит пренебрежительно относиться к ее возведению, чтобы потом не пришлось производить сложный ремонт.

Во время строительства фермы и иных загородных помещений используются , которые применяются в жилых домах.

Деревянные стропильные системы в виде треугольника в основном применяются для жилых помещений.

Немаловажной здесь является схема расположения стропил, т. к. с ее помощью облегчается задача, которая касается расчета системы.

Для жилых помещений стропила, в основном, изготавливаются из дерева. Подобные элементы, как правило, выполняются в виде треугольника, но порой применяются и иные конструкторские решения.

Если имеется необходимость сэкономить жилое пространство, то следует воспользоваться , которая позволит оборудовать на чердаке еще 1 комнату, пригодную для проживания.

Система для домов с двумя внутренними несущими стенами

Если в доме есть две несущие стены, устанавливают две подстропильные балки, которые расположены над каждой из стен. На промежуточные несущие стены укладываются лежни, нагрузка от подстропильных балок передается на лежни через стойки.

В данных системах коньковый прогон не ставят: он дает распорные силы. Стропила в верхней части соединяются одна с другой (подрезаются и стыкуются без зазоров), места соединения усиливаются стальными или деревянными накладками, которые прибиваются гвоздями.

В верхней безраспорной системе распирающую силу нейтрализует затяжка. Обратите внимание, что затяжка ставится под прогоном. Тогда она работает эффективно (верхняя схема на рисунке). Устойчивость может обеспечиваться стойками, или расшивками — балками, установленными наискосок. В распорной системе (на картинке она внизу) поперечине — это ригель. Он устанавливается над прогоном.

Есть вариант системы со стойками, но без подстропильных балок. Тогда к каждой стропильной ноге прибивается стойка, которая вторым концом опирается на промежуточную несущую стену.

Крепление стойки и затяжки в стропильной системе без подстропильного прогона

Для крепления стоек используются гвозди дляной 150 мм и болты 12 мм. Размеры и расстояния на рисунке указаны в миллиметрах.

Стропила выполняют ряд значимых кровельных функций. Они задают конфигурацию будущей крыши, воспринимают атмосферные нагрузки, удерживают материал. В числе стропильных обязанностей формирование ровных плоскостей для укладки покрытия и обеспечение пространства под компоненты кровельного пирога. Для того чтобы столь ценная часть крыши безупречно справлялась с перечисленными задачами, нужны сведения о правилах и принципах ее устройства. Информация полезна и тем, кем сооружается стропильная система двухскатной крыши своими руками, и тем, кто решит прибегнуть к услугам наемной бригады строителей.

Проектирование стропильных систем и стропил

Проектирование системы стропил является довольно сложной задачей, требующей специальных навыков и знаний. Для этого необходимо правильно произвести расчет снега и ветра, оптимальный вес системы.

Поэтому наибольшей эффективности и долговечности построенного дома можно добиться в том случае, если расчет и чертеж стропильной системы выполняет грамотный квалифицированный специалист, имеющий опыт выполнения подобных работ.

Наиболее важными моментами, учитываемыми при проектировании кровли, являются:

• Тип возводимой крыши;
• Углы наклона скатов;
• Материал, используемый для покрытия кровли;
• выбор сечения стропил;
• Расчет конструкций системы стропил.

Проектирование стропильной системы

При этом величина наклона скатов влияет также на расчет прочности несущей конструкции и выбор материала, которым будет покрыта кровля.

Большинство таких материалов напрямую влияют на проект стропильной системы, следовательно, материал для покрытия необходимо выбирать еще на этапе проектирования.

Стропильную конструкцию следует тщательно рассчитывать, выполняя проектирование кровли, поскольку допущенные при оценке нагрузок недочеты могут вызвать как деформацию конструкции стропил и нарушение покрытия кровли в процессе эксплуатации, так и обрушение всей крыши.

Несущие конструкции кровли, состоящие в случае скатной кровли из обрешетки и стропил, обеспечивают ее устойчивость и прочность.

Конструктивная схема расположения стропил зависит от следующих параметров:

• Форма крыши;
• Наличие внутренних опор и их расположение;
• Длина перекрываемого пространства.

Выполняя чертеж стропил, следует учитывать, что стропила или фермы стропил бывают висячие и наслонные (наиболее широко распространенный тип).

Чаще всего конструкция стропил выполняется в форме треугольника, обеспечивающей максимальную жесткость и экономичность.

Сложные фермы стропил включают в себя целый ряд различных дополнительных элементов, таких как:

• Стропильные балки, называемые также стропильными ногами;
• Затяжки;
• Ригели;
• Стойки;
• Подкосы и т.д.

Рассмотрим подробнее два основных типа стропил:

1. Наслонные стропила устанавливаются в домах, где несущей стеной является средняя. В их состав входят две стропильные ноги, нижние концы которых опираются на мауэрлаты – несущие брусья, а верхние – на прогон конька, который поддерживается стойками. Стойки устанавливаются на лежень, расположенный на несущей внутренней стене. Мауэрлат и лежень служат для того, чтобы распределять нагрузку на стены. При отсутствии продольных внутренних стен стропила следует опирать на поперечные внутренние стены или на столбы, расстояние между которыми не превышает 6,5 метров. С помощью одной дополнительной опоры ширина перекрываемого помещения может быть увеличена до 12 метров, а с двумя опорами – до 15 или 16 метров. Увеличение пролета усложняет конструкцию, поскольку возникает необходимость вводить дополнительные элементы крыши, такие как стойки и подкосы, позволяющие повысить устойчивость и поперечную жесткость системы стропил, превращая конструкцию стропил в ферму.
2. Висячие стропила применяются при отсутствии внутренних опор и опираются только на наружные стены. В состав висячих стропил входят наклонные стропильные ноги и растяжка, представляющая собой горизонтальный брус, воспринимающий распор от ног стропил. Нижними концами стропильные ноги при помощи затяжки опираются на мауэрлаты, а для верхних выполняется крепление стропил в коньке. Наиболее простым вариантом висячих стропил является треугольная симметричная ферма, причем объем перекрываемого пространства может составлять от 7 до 12 метров. Усилить конструкцию можно при помощи специальной стяжки – ригеля.

Важно: следует отметить, что изготовление висячих стропил является довольно трудоемким процессом, а их стоимость существенно превышает стоимость наслонных. Поэтом довольно часто с целью снижения стоимости строительства оборудуют комбинированные системы стропил, в состав которых входят и висячие, и наклонные стропила.

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.

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/Rизг. Величину М вычислим по формуле g×L2/8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

Rизг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см2. Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м2/8 = 690 кг/м

Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.

W = 0,690 кг/см/130 кг/см2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 152 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

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-обзор видов и форм крыш

Советы эксперта:

Фото-подборка (слайдшоу):

Представленные схемы разных видов стропильных систем подходят для обустройства деревянного дома, кирпичной и пенобетонной коробки. Разница лишь в креплении мауэрлата по деревянным и каменным стенам. Сведения о базовых разновидностях стропильных поможет грамотно определиться с типом и конфигурацией крыши для загородной собственности.

Понравилась статья? Поделись с друзьями: Facebook Twitter Мой мир Вконтакте Google+ КрышаСамое интересное: Джой Пол Гилфорд — Один из основателей психологии творчества Рогачевский гарнизонный батальон Воронежский гарнизонный батальон 1772 год Современные печи с лежанкой – усовершенствованная классика