Расчет балок и стропил на крышу: Стропильная система. Расчет стропил и балок перекрытия. – Расчет стропильной системы двухскатной крыши: порядок выполнения

Расчет стропильной системы двухскатной крыши: порядок выполнения

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

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

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.

1. 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

2. 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

3. 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 расчётам

Общие 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 расчётам

Расчет дины стропильных ног

Есть два алгоритма действий, решение принимается с учетом максимального количества индивидуальных факторов.

1. 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.
2. 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.

1. 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.

2. 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.

Контакты

Видео – Расчет стропильной системы

Расчет деревянных стропил крыши

Обычно в частном строительстве для устройства крыши дома используется деревянная стропильная система, которая обычно состоит из стропил (верхний пояс стропильной системы), обрешетки, подкосов, затяжек, стоек и прогонов. Основным элементом из них являются стропила. Именно от их надежности зависит «сложится» ли ваша крыша или нет. Поэтому для того, чтобы этого не случилось данные конструкции необходимо рассчитывать — делать подбор минимально допустимого сечения по прочности и прогибу.

Содержание:

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Сделать это Вы можете на данной странице, где Вам предлагается произвести расчет деревянных стропил крыши (расчет обрешетки см. другой калькулятор) для восьми типов стропильной системы:

• Тип 1 — односкатная крыша, в которой стропила опираются на две опоры.

• Тип 2 — в основе стропильной системы лежит треугольник, стропилины которого опираются по двум точкам.

• Тип 3 — двухскатная крыша, состоящая из треугольной стропильной системы, в которой используются подкосы.

• Тип 4 — треугольная арка с затяжкой на опорах.

• Тип 5 — стропила крыши с шарнирным опиранием по концам и жестким защемлением в области конька.

• Тип 6 — в стропильной системе каждая стропилина опирается на три опоры.

• Тип 7 — стропильная система, в которой стропилины соединены приподнятой затяжкой.

• Тип 8 — стропильная система мансардной крыши, которая опирается на четыре опоры и имеет затяжку в области верхних опор.

Примечание: Данный список можно было еще долго и долго продолжать. Но даже если Ваша крыша точно не соответствуют перечисленным типам, благодаря данному калькулятору Вы все равно сможете ее рассчитать. Просто нужно подобрать наиболее подходящий из предложенных.

Калькулятор

Инструкция к калькулятру

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (q_н)  и расчетные (q_р) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (q_н1, q_r1) и нагрузки справа (q_н2, q_r2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (V_A, V_B и V_C) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (N_A, N_C, N_D и N_E) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

G_{стропил.} — напряжение, возникающее в стропилах.

R_треб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас — в случае, если G_{стропил.}>R_треб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (G_{стропил.<}R_треб) в данной графе отображается запас прочности.

Примечание: в случае, если стропилина имеет три опоры, то расчет по прочности производится в двух вариантах:

• Вариант 1 — на усилия и момент, возникающие на средней опоре.

• Вариант 2 — на усилия и момент, возникающие в большем пролете (L1 или L2).

Расчет по прогибу:

В принципе, если Вы строите дом себе, то на него можно не обращать внимания при условии, что стропила по прочности проходят.

F_{стропил.} — прогиб, который возникает под действием нагрузок.

F_max — максимально допустимый прогиб для стропил.

Запас — здесь отображается, либо процент запаса (положительная цифра), либо на сколько действительный погиб стропил крыши превышает максимально допустимый (отрицательная цифра).

как рассчитать площадь, длину стропил и расстояние между ними

Автор Анастасия Микитало На чтение 11 мин. Опубликовано 13.09.2017

Стропильная система — это основная часть крови, которая воспринимает все нагрузки, действующие на крышу, и противостоит им. Чтобы обеспечить качественное функционирование стропил, требуется правильный расчёт параметров.

Как рассчитать стропильную систему

Чтобы сделать расчёт применяемых в стропильной системе материалов своими силами, представлены упрощённые расчётные формулы с целью повысить прочность элементов системы. Данное упрощение увеличивает количество применяемых материалов, но если крыша имеет небольшие габариты, то такое увеличение будет незаметным. Формулы позволяют рассчитать следующие виды крыш:

• односкатные;
• двускатные;
• мансардные.

Срок службы крыши во многом зависит от правильного расчёта

Видео: расчёт стропильной системы

Расчёт нагрузки на стропила двускатной крыши

Для постройки наклонной кровли необходим несущий прочный каркас, к которому будут крепиться все остальные элементы. При разработке проекта выполняется расчёт требуемой длины и площади поперечного сечения стропильного бруса и других частей стропильной системы, на которые будут действовать переменная и постоянная нагрузки.

Для расчёта системы нужно учитывать особенности местного климата

Нагрузки, которые действуют постоянно:

• масса всех элементов конструкции крыши, таких, как кровельный материал, обрешётка, гидроизоляция, теплоизоляция, внутренняя обшивка чердака или мансарды;
• масса оборудования и различных предметов, которые крепятся стропилам внутри чердака или мансарды.

Переменные нагрузки:

• нагрузка, создаваемая ветром и выпавшими осадками;
• масса работника, который выполняет ремонт или очистку.

К переменным нагрузкам также относятся сейсмическая нагрузка и другие виды особых нагрузок, которые предъявляют дополнительные требования к конструкции кровли.

От ветровой нагрузки зависит угол наклона ската

В большинстве областей Российской Федерации остро стоит проблема снеговой нагрузки — стропильная система должна воспринимать выпавшую массу снега без деформации конструкции (требование наиболее актуально к односкатным крышам). При уменьшении угла наклона крыши снеговая нагрузка возрастает. Обустройство односкатной крыши с близким к нулевому углом наклона требует установку стропил, имеющих большую площадь поперечного сечения, с маленьким шагом. Также постоянно потребуется выполнять её очистку. Это относится и к крышам с углом наклона до 25^о.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: S = Sg × µ, где:

• Sg — масса снегового покрова на плоской горизонтальной поверхности размером 1 м². Значение определяется согласно таблицам в СНиП «Стропильные системы» исходя из требуемой местности, в которой ведётся строительство;
• µ — коэффициент, учитывающий угол наклона ската кровли.

При угле наклона до 25⁰ значение коэффициента составляет 1,0, от 25^о до 60^о — 0,7, свыше 60^о — значение снеговых нагрузок в расчётах не участвует.

Количество осадков влияет на расчёт крыши

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W = Wo × k, где:

• Wo — величина ветровой нагрузки, определяемая согласно табличным значениям, учитывая характер местности, где ведётся строительство;
• k — коэффициент, который учитывает высоту постройки и характер местности.

При высоте постройки, равной 5 м, значение коэффициентов составляет kА=0,75 и kБ=0,85, 10 м — kА=1 и kБ=0,65, 20 м — kА=1,25 и kБ=0,85.

Сечение стропила на крышу

Рассчитать размер стропильного бруса не составляет труда, если учесть следующий момент — кровля это система треугольников (относится ко всем видам кровли). Располагая габаритными размерами здания, значением угла наклона крыши или высоты конька и используя теорему Пифагора, определяется размер длины стропил от конькового бруса до наружного края стены. К этому размеру прибавляется длина карниза (в случае, когда стропила выступают за стену). Иногда карниз делается за счёт монтажа кобылок. Рассчитывая площадь крыши, значения длин кобылок и стропил суммируются, что позволяет вычислить необходимое количество кровельного материала.

Сечение бруса для стропил зависит от многих параметров

Для определения сечения применяемого бруса при возведении любого типа кровли, в соответствии с требуемой длиной стропила, шагом его установки и другими параметрами, лучше всего применять справочники.

Диапазон размеров стропильного бруса лежит в пределах от 40х150 до 100х250 мм. Длина стропила определяется углом наклона и расстоянием между стенами.

Увеличение наклона крыши влечёт за собой увеличение длины стропильного бруса, и, соответственно, увеличение площади поперечного сечения бруса. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую прочность конструкции. В то же время уровень снеговой нагрузки снижается, а это значит, что устанавливать стропила можно с большим шагом. Но увеличивая шаг, вы увеличиваете общую нагрузку, которая будет воздействовать на стропильный брус.

Делая расчёт, обязательно учитывайте все нюансы, такие, как влажность, плотность и качество пиломатериалов, если строится кровля из дерева, толщину применяемого проката — если кровля из металла.

Основной принцип расчётов заключается в следующем — величина нагрузки, действующей на крышу, определяет размер сечения бруса. Чем больше сечение, тем прочнее конструкция, но тем больше и её общая масса, а соответственно больше нагрузка на стены и фундамент здания.

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

Жёсткость конструкции стропильной системы является обязательным требованием, и её обеспечение исключает прогиб при воздействии нагрузок. Стропила прогибаются в случае допущенных ошибок в расчётах конструкции и величины шага, с которым устанавливается стропильный брус. В случае, когда данный дефект выявлен после окончания работ, необходимо укрепить конструкцию с помощью подкосов, тем самым вы увеличите её жёсткость. При длине стропильного бруса более 4,5 м применение подкосов является обязательным, так как прогиб будет образовываться в любом случае под воздействием собственного веса бруса. Данный фактор обязательно принимается во внимание при выполнении расчётов.

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

Стандартный шаг, с которым выполняется установка стропил в жилом доме, составляет порядка 600–1000 миллиметров. На его величину влияет:

• расчётная нагрузка;
• сечение бруса;
• характеристика кровли;
• угол наклона крыши;
• ширина материала утеплителя.

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:

1. Выбирается оптимальный шаг установки.
2. Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
3. Полученное число округляется до целого.
4. Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.

Для того чтобы высчитать требуемое количество стропил, необходимо учесть межосевое расстояние между ними.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

1. Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
2. В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
3. В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90^о, для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
4. При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
5. Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (L_дд+2×L_фс) × (L_c+L_кс), где:

• L_дд – длина стены;
• L_фс – длина свеса фронтона;
• L_c – длина стропильного бруса;
• L_кс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м².

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м².

Если в качестве кровельного материала используется черепица или мягкое покрытие в рулонах, то длина скатов станет на 0,6–0,8 м меньше.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Видео: стропильная система двускатной крыши

https://youtube.com/watch?v=fOlIW8FXVP8

Как рассчитать длину стропил вальмовой крыши

Несмотря на разнообразие типов крыш, их конструкция состоит из одних и тех же элементов стропильной системы. Для крыш вальмового типа:

1. Коньковая опорная балка или коньковый брус — является несущим элементом конструкции кровли вальмового типа. К нему выполняется крепление диагональных стропил. Длина бруса рассчитывается по формуле: L_конька = L — D, где L и D равны длине и ширине сторон здания.
2. Центральное стропило — брус, который располагается по краю стропильной системы и формирует угол наклона фронтонного ската крыши. Верхним краем упирается в коньковый брус. Длина центральных стропил рассчитывается по формуле: L_{центр.стропил} = h² + d², где h — высота конька, а d — расстояние от торца конька до стены.

   В вальмовой крыше есть несколько типов стропил

3. Промежуточные или рядовые стропила — образуют поверхность трапециевидного ската. Устанавливаются согласно рассчитанному шагу. Длина рядовых стропил рассчитывается по аналогичной формуле для центральных стропил.
4. Диагональные стропила (боковые, рёбра, накосные или угловые стропила) — стропильный брус, который верхним краем упирается в торец конька, а нижней частью — в угол дома. Диагональные стропила обуславливают форму скатов кровли. Длина диагональных стропил рассчитывается по формуле: L_{диаг. стропил}=√(L²+d²), где L — длина центрального стропила, а d — расстояние от нижней части стропильного бруса до угла дома.

   Для строительства вальмовой крыши нужно расчитать размеры каждого стропила в отдельности

5. Нарожники или короткие стропила — короткий стропильный брус, который верхним концом монтируется к диагональному стропилу и формирует угловую часть трапециевидного ската. Длина нарожников рассчитывается по следующим формулам:
   • первый нарожник L₁ = 2L/3, где L — длина промежуточного стропила;
   • следующий нарожник L₂ = L/3, где L — длина промежуточного стропила.
6. Расчёт необходимого удлинения стропил для образования свеса карниза выполняется по формуле DL = k/cosα, где k — расстояние от края свеса карниза до стены, cosα – косинус угла наклона кровли.
7. Угол наклона рядовых стропил определяется по формуле Β = 9^о — α, где α – угол наклона ската кровли.

Видео: стропильная система вальмовой крыши

Что влияет на угол наклона стропил

Например, наклон односкатной кровли равен порядка 9–20^о, и зависит от:

• типа кровельного материала;
• климата в регионе;
• функциональных свойств строения.

В случае, когда у кровли имеется два, три или четыре ската, то кроме географии строительства влияние будет оказывать и назначение чердачного помещения. Когда назначение чердака будет состоять в хранении различного имущества, то большая высота не требуется, а в случае использования в качестве жилого помещения потребуется оборудование высокой крыши с большим углом наклона. Отсюда и вытекает:

• внешний вид фасадной части дома;
• применяемый материал кровли;
• влияние погодных условий.

Естественно, что для местности с сильным ветром оптимальным выбором будет крыша с малым углом наклона — для снижения ветровой нагрузки на конструкцию. Это относится и к регионам с жарким климатом, где зачастую количество осадков минимально. В областях с большим количеством осадков (снег, град, дождь) требуется максимальный угол наклона кровли, который может составлять до 60^о. Такая величина угла наклона минимизирует снеговую нагрузку.

Угол наклона ската любой крыши во многом зависит от особенностей климата

В итоге для правильного расчёта угла наклона кровли требуется учитывать все вышеуказанные факторы, поэтому расчёт будет вестись в диапазоне величин от 9^о до 60о^. Очень часто результат расчётов показывает, что идеальный угол наклона лежит в пределах от 20^о до 40^о. При этих значениях допускается применение почти всех типов кровельных материалов — профнастила, металлочерепицы, шифера и прочих. Но следует учесть, что каждый кровельный материал также имеет свои требования к конструкции крыш.

Не имея в распоряжении размеров стропил нельзя начать возведение крыши. Отнеситесь к данному вопросу со всей серьёзностью. Не ограничивайтесь только расчётами стропильной системы, выбором её конструкции и определением действующих нагрузок. Строительство дома является цельным проектом, в котором все взаимосвязано. Ни в коем случае не следует рассматривать по отдельности такие элементы, как фундамент, несущая конструкция стен, стропила, кровля. Качественный проект обязательно учитывает все факторы комплексно. И если планируется строительство жилья для собственных нужд, то лучшим решением станет обращение к специалистам, которые решат насущные вопросы и выполнят проектирование и строительство без ошибок.

Расчет деревянных стропил крыши

Обычно в частном строительстве для устройства крыши дома используется деревянная стропильная система, которая обычно состоит из стропил (верхний пояс стропильной системы), обрешетки, подкосов, затяжек, стоек и прогонов. Основным элементом из них являются стропила. Именно от их надежности зависит «сложится» ли ваша крыша или нет. Поэтому для того, чтобы этого не случилось данные конструкции необходимо рассчитывать — делать подбор минимально допустимого сечения по прочности и прогибу.

Содержание:

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Сделать это Вы можете на данной странице, где Вам предлагается произвести расчет деревянных стропил крыши (расчет обрешетки см. другой калькулятор) для восьми типов стропильной системы:

• Тип 1 — односкатная крыша, в которой стропила опираются на две опоры.

• Тип 2 — в основе стропильной системы лежит треугольник, стропилины которого опираются по двум точкам.

• Тип 3 — двухскатная крыша, состоящая из треугольной стропильной системы, в которой используются подкосы.

• Тип 4 — треугольная арка с затяжкой на опорах.

• Тип 5 — стропила крыши с шарнирным опиранием по концам и жестким защемлением в области конька.

• Тип 6 — в стропильной системе каждая стропилина опирается на три опоры.

• Тип 7 — стропильная система, в которой стропилины соединены приподнятой затяжкой.

• Тип 8 — стропильная система мансардной крыши, которая опирается на четыре опоры и имеет затяжку в области верхних опор.

Примечание: Данный список можно было еще долго и долго продолжать. Но даже если Ваша крыша точно не соответствуют перечисленным типам, благодаря данному калькулятору Вы все равно сможете ее рассчитать. Просто нужно подобрать наиболее подходящий из предложенных.

Калькулятор

Инструкция к калькулятру

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила). Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (q_н)  и расчетные (q_р) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева). А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (q_н1, q_r1) и нагрузки справа (q_н2, q_r2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (V_A, V_B и V_C) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (N_A, N_C, N_D и N_E) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

G_{стропил.} — напряжение, возникающее в стропилах.

R_треб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас — в случае, если G_{стропил.}>R_треб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (G_{стропил.<}R_треб) в данной графе отображается запас прочности.

Примечание: в случае, если стропилина имеет три опоры, то расчет по прочности производится в двух вариантах:

• Вариант 1 — на усилия и момент, возникающие на средней опоре.

• Вариант 2 — на усилия и момент, возникающие в большем пролете (L1 или L2).

Расчет по прогибу:

В принципе, если Вы строите дом себе, то на него можно не обращать внимания при условии, что стропила по прочности проходят.

F_{стропил.} — прогиб, который возникает под действием нагрузок.

F_max — максимально допустимый прогиб для стропил.

Запас — здесь отображается, либо процент запаса (положительная цифра), либо на сколько действительный погиб стропил крыши превышает максимально допустимый (отрицательная цифра).

Как рассчитать стропила на крышу

Элементы стропильных систем, как правило, изготавливают из древесины хвойных пород с влажностью не более 20 процентов. Высокое содержание смолистых веществ в таком материале обеспечивает длительный срок службы всей конструкции. Тем не менее, все деревянные элементы следует дополнительно обрабатывать защитными растворами, предотвращающими преждевременное гниение, повреждение насекомыми, а также уменьшающими горючесть древесины. 

В процессе эксплуатации стропильные конструкции испытывают различного рода нагрузки, с целью уменьшения негативного влияния которых может понадобиться применение дополнительных усиливающих элементов. В зависимости от продолжительности воздействия все эти нагрузки делят на две категории: постоянные и временные. 

Под постоянными понимают нагрузки, которые создаются собственным весом стропильной конструкции, весом обрешетки, кровельных, теплоизоляционных и отделочных материалов. Эти нагрузки практически не изменяются в процессе эксплуатации кровли, поэтому перед тем, как рассчитать стропильную систему, их следует точно измерить и учесть. 

Временные же нагрузки подразделяются на две подкатегории:

Как рассчитать снеговую нагрузку

При возведении кровли чрезвычайно важно знать, как правильно рассчитать стропильную систему целом, и снеговую нагрузку на нее в частности. Это чрезвычайно важный фактор, который нельзя упускать из виду, ведь при неправильно спроектированной конструкции во время сильных снегопадов может обрушиться вся крыша (подробнее: «Расчет снеговой нагрузки на кровлю и ее особенности»). 

Для расчета значения нагрузки, создаваемой снежными массами на кровлю, используется следующая формула:

S=Sg*µ, где

Sg – табличное значение массы квадратного метра снежного покрова на горизонтальной поверхности земли;

µ — коэффициент, позволяющий определить переход от веса снежного покрова на земле к нагрузке, создаваемой снежной массой на кровельное покрытие. Значение данного коэффициента определяется в зависимости от углов уклона скатов крыши. Так, при углах уклона, не превышающих 25 градусов, µ принимается равным 1; при углах наклона от 25 до 60 градусов значение µ составляет 0,7. В тех случаях, когда угол уклона ската крыши больше 60 градусов, нагрузка, создаваемая снежным покровом на кровлю, не принимается во внимание при расчете ввиду ее незначительности. 

Как рассчитать ветровую нагрузку

В местностях, где дуют сильные ветра (например, в степных или прибрежных районах), особое внимание должно уделяться вопросу, как рассчитать стропила на крышу с учетом создаваемых этими ветрами нагрузок. 

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

Wo – нормативное значение ветровой нагрузки для конкретного ветрового района, которое можно найти в специальных таблицах;

k — коэффициент, позволяющий учитывать изменение ветрового давления в зависимости от высоты. Значение этого коэффициента также берется из таблицы, составленной с учетом местностей.

В таблице все местности разделены на две группы:

• открытые прибрежные районы, пустыни, тундры, степи и лесостепи;
• городские районы, лесные массивы и иные районы, территория которых равномерно покрыта препятствиями высотой не менее десяти метров. 

Особенности расчета сечений стропил и иных элементов стропильной системы

Подбор сечения стропил осуществляется с учетом следующих параметров:

Ниже представлены значения сечений конструкционных элементов стропильных систем, соответствующие максимально возможным нагрузкам в средней полосе России:

• сечение брусьев мауэрлата – 150х150, 150х100 либо 100х100 миллиметров;
• сечение брусьев диагональных ендов и ног – 200х100 миллиметров;
• сечение брусьев прогонов – 200х100, 150х100 либо 100х100 миллиметров;
• сечение брусьев затяжки – 150х50 миллиметров;
• сечение брусьев ригелей, используемых в качестве опор для стоек – 200х100 либо 150х100 миллиметров;
• сечение брусьев стоек – 150х150 либо 100х100 миллиметров;
• сечение досок короба и карниза, брусьев подкосов и костылей – 150х50 миллиметров;
• сечение подшивочных и лобовых досок – (22-25)х(100-150) миллиметров.

Пример расчета стропильной системы 

Рассмотрим на конкретном примере как рассчитать стропильную систему крыши. 

Исходные данные будут следующими:

• расчетная нагрузка на кровлю – 317 килограмм на квадратный метр;
• нормативная нагрузка на кровлю – 242 килограмм на квадратный метр;
• угол уклона скатов крыши – 30 градусов;
• длина горизонтальных пролетов — 4,5 метра, при этом L1 = 3 метра, L2 = 1,5 метра;
• расстояние между стропилами – 0,8 метра.

Ригели к стропильным ногам следует крепить посредством болтов, так как использование гвоздей может привести к растрескиванию концов балок. Поэтому значение коэффициента сопротивления изгибу будем принимать равным 0,8: Rизг=0,8х130=104 кг/см².

Итак, вот последовательность действий, которые нужно выполнить перед тем, как рассчитать стропила на крышу:

• расчет нагрузки на один погонный метр стропила:
  qр=Qр х b=317 х 0,8 = 254 кг/м;
  qн=Qн х b=242 х 0,8 = 194 кг/м;
  
• при уклоне скатов кровли, не превышающем 30 градусов, стропила считаются изгибаемыми элементами, поэтому производится расчет максимального изгибающего момента: М = -qрх(L13 + L23) / 8х(L1+L2) = -254 х (33+1,53) / 8 х (3+1,5) =-215 кг х м = -21500 кг х см. Знак «минуса» в данном случае указывает на то, что изгиб направлен в противоположное прикладываемой нагрузке направление;
  
• производится расчет необходимого момента сопротивления изгибу для стропильной ноги: W = M/Rизг = 21500/104 = 207 см3;
• предполагая, что толщина стропила равна стандартному значению – 50 миллиметров, и, учитывая необходимый момент сопротивления, рассчитается требуемая ширина стропил: тh = √(6хW/b) = √(6х207/5) = √249 =16 см;
• сверяясь с размерами пиломатериалов согласно ГОСТ, которые предлагает таблица сечения стропил, выбираем ближайший к полученным в результате расчетов параметрам размер – 175х50 миллиметров. Данное сечение проверяется на прогиб в пролете шириной три метра. С этой целью для начала выполняется расчет стропила на момент инерции: J = bh4/12 = 5×17,53/12 = 2233 см3
  После этого производится расчет прогиба: fнор = L/200 = 300/200 = 1,5 см. В конце должен быть рассчитан прогиб в трехметровом пролете под влиянием нормативных нагрузок: f = 5 х qн х L4 / 384 х E х J = 5 х 1,94 х 3004 / 384 х 100000 х 2233 = 1 см. Так как полученное значение прогиба меньше нормативного, равного 1,5 сантиметра, то доски, имеющие сечение 175х50 миллиметров, пригодны для конструирования данной стропильной системы;
• рассчитывается вертикально направленное усилие, действующее в месте стыка стропильной ноги с подкосом: N = qр х L/2 + M х L/(L1хL2) = 254х4,5/2 – 215х4,5/(3х1,5) = 357 кг

Затем данное усилие раскладывается на:

• ось стропила S = N х (cos b)/(sin g) = 357 х cos 49° / sin 79° = 239 кг;
• ось подкоса P = N х (cos m) / (sin g) = 357 х cos 30° / sin 79° = 315 кг,
  где b=49°, g=79°, m=30°. Данные углы, как правило, задаются заранее либо рассчитываются с применением схемы будущей кровли.

Поскольку допустимые нагрузки совсем небольшие, то сечение стропил двускатной крыши, а также сечение подкосов должны рассчитываться максимально точно и детально. В том случае, если в качестве подкосов используются доски толщиной 5 сантиметров и шириной 10 сантиметров (общая площадь – 50 квадратных сантиметров), то максимальная нагрузка на сжатие составляет: Н = F х Rсж = 50 см² х 130 кг/см² = 6500 кг. Расчетное значение многократно превышает нормативное, равное 315 килограммам, однако уменьшать сечение подкоса не следует. Читайте также: «Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши, учитывая нагрузки – правила расчета».

Более того, чтобы не допустить выворачиванияподкосов, рекомендуется пришивать к ним с двух сторон бруски сечением 5х5 сантиметров, за счет чего существенно повышается жесткость подкосов;

• после этого рассчитываются распоры: Н = S х cos m = 239 х 0,866 = 207 кг. Ширину ригеля-схватки принимаем равной 2,5 см. Учитывая расчетное сопротивление древесины растяжению, равное 70 кг/см2,производим расчет необходимого значениятолщины (h): h = Н/b х Rрас = 207 / 2,5х70 =2 см

Таким образом, сечение ригеля получилось достаточно небольшим – 2х2,5 сантиметра. Предположим, что для его изготовления будут использоваться доски размером 1х2,5 сантиметра, и крепиться посредством винтов диаметром 1,4 сантиметра. Значение рабочей длины этих винтов принимается в зависимости от толщины досок.

Для расчета несущей способности одного винта используют следующую формулу:

Tгл = 80 х dгл х a = 80х1,4х2,5 = 280 кг

Как сделать стропильную систему для мансардной кровли, инструкции на видео:

Получается, что для крепления одного ригеля необходима установка одного винта (207 кг/280 кг). Однако в месте крепления из-за концентрации нагрузки в одном месте может происходить смятие древесного волокна.

Предотвратить это можно за счет грамотного расчета количества винтов по следующей формуле:

Tгл = 25 х dгл х a = 25х1,4х2,5 = 87,5 кг То есть, для крепления стяжки потребуется три винта (207/87,5).

Следует учитывать, что толщина доски для затяжки, равная 2,5 сантиметра, выбрана исключительно для того, чтобы продемонстрировать расчет винтов. На практике же стараются использовать конструкционные элементы имеющие одинаковую толщину, поэтому сечение затяжки чаще всего совпадает с параметрами стропил. 

В конце необходимо пересчитать нагрузки всех конструкций, ориентировочный собственный вес заменив расчетным. С этой целью, принимая во внимание геометрические характеристики элементов стропильной системы, производится расчет общего объема пиломатериалов, необходимых для монтажа этой системы. Полученное значение объема должно быть умножено на вес древесины – 500-550 килограмм на кубический метр.

Грамотный и тщательный расчет стропильной системы и всех ее элементов – это залог надежности, прочности и долговечности кровли. Поэтому вероятность даже малейшей ошибки должна быть сведена к минимуму, а по возможности – вовсе исключена. 

Расчёт стропильной системы с несущим коньком

Калькулятор расчёта двухскатной стропильной системы с несущим коньком выполняет расчёт прочности и прогиба стропил под действием снеговых, ветровых нагрузок и их сочетаний; позволяя подобрать оптимальные сечение и шаг стропил.

Запустить калькулятор

Двухскатная стропильная система с несущим коньком

Стропильная система с несущим коньком является одной из самых простых и распространённых схем наслонных стропильных систем для реализации двускатной кровли. При правильном исполнении площадок опирания стропил и конька одним из огромных её преимуществ является фактически полное отсутствие горизонтального распора стропил.

Стропила

В стропилах должны быть выполнены специальные опорные площадки (запилы) для опирания на мауэрлат (верхнюю обвязку) и конёк. Глубина запилов не должна превышать 1/4 ширины используемой доски, а получившаяся площадка опирания должна быть не менее 38 мм.

Конёк

Конёк может быть выполнен самыми различными способами. Основное требование к нему — отсутствие значимого прогиба под действием вертикальных нагрузок, в противном случае появляется горизональный распор стропил.

Несущая стена

При наличии несущей стены по центру дома она может использоваться для восприятия и передачи нагрузок от конька. Коньком может являться смонтированный поверх стены мауэрлат (верхняя обвязка), либо же уложенная горизонтально доска сечением не менее 38×140 уложенная на вертикальные стойки сечением не менее 38×89, установленные с шагом не более 1.2 м.

Коньковые балки

В качестве несущего конька можно использовать коньковые балки выполненные из различных материалов и имеющие различные конструкции. При этом необходимо учитывать, что просадка конька под вертакальной нагрузкой в рассматриваемой стропильной системе неминуемо приводит к возникновению горизонтальных распорных сил на концах стропил. В то же время предельная величина перемещения концов стропил ограничена и линейно зависит от просадки конька, что позволяет учесть её при проектировании.

Наиболее просты в исполнении и расчёте коньковые балки, выполненные из трёх и более сплочённых досок. Для исполнения коньковых балок под большие пролёты возможно использование LVL балок и плоских ферм.

Расчет сечения стропил

Для того, чтобы определить размер бруса или доски для стропил, необходимо выполнить расчет сечения стропил. В данной статье в табличной форме представлены результаты расчета стропил при различных схемах двускатных крыш, нагрузках, длине стропил и углах наклона стропильных ног. Подбор сечения стропил уже выполнен по расчету и сведен в таблицу, вам осталось только выбрать из нее данные согласно вашим размерам.

Конечно, абсолютно все варианты мы охватить не могли, но найти наиболее близкий случай для вашей крыши и приблизительно сориентироваться с размерами стропил можно. Подбирать нужно по худшему, чем у вас, варианту.

Разберемся, как работать с таблицами:

Шаг 1. Выбираем подходящую конструкцию кровли по схеме.

Шаг 2. Находим в столбце 1 таблицы нагрузку, наиболее близкую вашему району. Как определить нагрузку на стропила для вашего района смотрите в статье»Как определить нагрузку на крышу в вашем районе»

Шаг 3. Находим во втором столбце подходящее для вашего случая значение L>1 (см. рисунок) – это длина горизонтальной проекции стропильной ноги от опоры до конька. Если крыша симметричная, то значению L1 соответствует половина расстояния между наружными стенами дома.

Шаг 4. Находим в третьем столбце угол наклона стропил α. . Чем круче угол, тем большим будет сечение стропил.

Шаг 5. Выбираем в столбце 4 шаг стропильных ног S (расстояние между соседними стропилами), и по нему находим в столбце 5 необходимое сечение стропильной ноги.

Внимание!

Данные таблицы являются справочными. Окончательное сечение стропил следует подбирать по расчету. Прочность соблюдается лишь при условии соблюдения всех геометрических параметров, указанных в таблицах.

Схема 1. Расчет стропильной ноги для крыши с затяжкой.

Таблица 1 к схеме 1 (L1 = 3м).

Нагрузка на крышу, кг/м2	Длина проекции стропила «L1», м	Угол наклона стропила «?», в градусах	Шаг стропильных ног, «S», м	Сечение стропила, см	Длина стропила, «L», м	Максимальное расстояние между опорами стропила, «L2», м	Высота крыши, «Н», м	Высота положения затяжки, «а», м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
160	3	25	1,8	5х12	3,3	2,15	1,4	0,9
		30		5х13	3,45	2,3	1,7	1,15
		35		5х13	3,65	2,45	2,1	1,4
		40		5х14	3,90	2,60	2,5	1,70
		45		5х16	4,25	2,85	3,0	2,0
194		25		5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
		30		5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
		35		5х14	3,65	2,45	2,1	1,4
		40		5х15	3,90	2,60	2,5	1,7
		45		5х16	4,25	2,85	3,0	2,0
238		25		5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
		30		5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
		35		5х15	3,65	2,45	2,1	1,4
		40		5х16	3,90	2,60	2,5	1,7
		45		5х14-2шт.*	4,25	2,85	3,0	2,0
279		25		5х14	3,3	2,15	1,4	0,9
		30		5х15	3,45	2,3	1,7	1,15
		35		5х16	3,65	2,45	2,1	1,4
		40		5х17	3,90	2,60	2,5	1,7
		45		5х15-2шт.*	4,25	2,85	3,0	2,0
279		25	1,5	5х13	3,3	2,15	1,4	0,9
		30		5х14	3,45	2,3	1,7	1,15
		35		5х15	3,65	2,45	2,1	1,4
		40		5х16	3,90	2,60	2,5	1,7
		45		5х17	4,25	2,85	3,0	2,0

 

*5х14-2шт. – означает, что стропильная нога состоит из двух досок сечением 5х14 см, соединенных между собой с помощью бобышек (деревянных брусков, служащих прокладками между двумя досками стропил, и устанавливаемых с шагом 50 см).

Таблица 2 к схеме 1 (L1 = 3.5м)

Нагрузка на крышу, кг/м2	Длина проекции стропила «L1», м	Угол наклона стропила «?», в градусах	Шаг стропильных ног, «S», м	Сечение стропила, см	Длина стропила, «L», м	Максимальное расстояние между опорами стропила, «L2», м	Высота крыши, «Н», м	Высота положения затяжки, «а», м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
160	3,5	25	1,6	5х14	3,9	2,4	1,6	1
		30		5х14	4,0	2,7	2,0	1,35
		35		5х15	4,3	2,8	2,45	1,6
		40		5х16	4,6	3,05	2,95	1,95
		45		5х17	4,95	3,3	3,5	2,35
		25	1,8	5х14	3,9	2,4	1,6	1
		30		5х15	4,0	2,7	2,0	1,35
		35		5х16	4,3	2,8	2,45	1,6
		40		5х17	4,6	3,05	2,95	1,95
		45		5х14-2шт.*	4,95	3,3	3,5	2,35
194		25	1,6	5х15	3,9	2,4	1,6	1
		30		5х15	4,0	2,7	2,0	1,35
		35		5х16	4,3	2,8	2,45	1,6
				5х17	4,6	3,05	2,95	1,95
				5х15-2шт.*	4,95	3,3	3,5	2,35
		25	1,8	5х15	3,9	2,4	1,6	1
		30		5х16	4,0	2,7	2,0	1,35
		35		5х16	4,3	2,8	2,45	1,6
				5х14-2шт.*	4,6	3,05	2,95	1,95
				5х15-2шт.*	4,95	3,3	3,5	2,35
238		25	1,6	5х16	3,9	2,4	1,6	1
		30		5х16	4,0	2,7	2,0	1,35
		35		5х17	4,3	2,8	2,45	1,6
		40		5х15-2шт.*	4,6	3,05	2,95	1,95
		45		5х16-2шт.*	4,95