Важным шагом в подготовке к возведению крыши является расчет стропильной системы и балок перекрытия на прочность. В данной статье Вашему вниманию представлен пошаговый алгоритм расчета стропильной системы будущей крыши (на примере двухскатной крыши).

Первый этап: Определение снеговой нагрузки на крышу.

Для определения снеговой нагрузки необходимо прибегнуть к карте снеговых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

По карте определяется номер снегового региона, соответствующий положению строительства Вашего дома. По таблице определяется соответствующая региону снеговая нагрузка (см. таблицу ниже):

Если место застройки находится на границе регионов, то лучше выбирать большее значение снеговой нагрузки (тем самым увеличивая запас прочности будущей крыши).

Второй этап: Определение ветровой нагрузки на крышу.

Для этого используется карта ветровых нагрузок Российской Федерации (см. рисунок).

По карте определяется номер соответствующего региона и значение ветровой нагрузки в данном регионе. Вычисленное таким образом значение ветровой нагрузки необходимо умножить на поправочный коэффициент (k), величина которого берется из нижеприведенной таблицы:

Небольшое пояснение по столбцам таблицы поправочного коэффициента k: А – открытые побережья водохранилищ, озер и морей, а также пустыни, лесостепи, степи и тундры; В – местности, равномерно покрытые препятствиями, такими как, лесные массивы, городские застройки и т. п.

Третий этап: Для дальнейших операций необходима компьютерная программа для расчета стропильной система.

После распаковки и установки программы необходимо открыть файл «расчет стропильной системы». При этом перед Вами появится первое окно «Нагрузки» (см. рисунок).

Необходимо изменить некоторые данные, расположенные в ячейках, залитых голубым цветом:

— В таблице «Исходные данные» нужно изменить угол наклона ската крыши на предполагаемый; — В той же таблице необходимо поменять шаг стропил на выбранный; — Значение «Нагр. Кровли» (нагрузка от собственного веса используемого кровельного материала) нужно выбрать в нижеприведенной таблице (см. таблицу):

— В ячейку «Снег. Нагрузка» вписывается сумма значений ветровой и снеговой нагрузки, высчитанных ранее на этапах 1 и 2; — Ячейка «Утепление (манс.)» принимается 0, если делается холодный чердак, или оставляется без изменений, если между стропиль будет закладываться утеплитель (отапливаемое чердачное помещение); — В таблицу «Обрешетка» вносятся необходимые размеры обрешетки.

(Все остальные нагрузки – такие как вес стропил и обрешетки – учитываются программой автоматически).

Если в нижней части документа появилась надпись «Несущая способность обрешетки обеспечена!», то можно переходить к следующему этапу расчета; в противном случае необходимо изменить размеры обрешетки или шаг стропил (в зависимости от Вашего желания и кошелька, разумеется).

Четвертый этап: переходим во вкладку «Строп. 1» (расчет стропил с двумя точками опоры).

Можно заметить, что все внесенные ранее данные проставлены в таблицы автоматически (так будет и во всех последующих рабочих вкладках).

Если Вы устанавливаете стропила с двумя точками опоры, то необходимо внести некоторые поправки в данной вкладке:

— На схеме стропила меняем значение длины горизонтальной проекции (ячейка отмеченная голубым цветом); — В таблице «Расчет стропил» необходимо изменить толщину стропил «В, (заданное) на выбранное; при этом нужно учесть, что это значение должно быть больше указанного в ячейке Втр (устойч.); — В строку «Принимаем Н» необходимо ввести выбранную ширин стропил (в см); при этом она должна быть больше значений, указанных в строках «Нтр.,(прочн.)» и «Нтр.,(прогиб)». Если все оформлено правильно, то все надписи под схемой стропил станут «Условие выполнено». При этом в строке «Н,(по сорт-ту)» появится значение, предлагаемое самой программой (можно принять его или выбрать любое другое, подходящее Вам – выбор остается за Вами).

Пятый этап: Открываем вкладку «Строп.2» (откроется окно для расчета стропил с тремя точками опоры):

— Вносим изменения на схеме стропил в ячейки, залитые голубым цветом; — Выбираем размеры сечения стропил по аналогии с этапом 4. Из получившегося расчета важно отметить значение изгибающего момента и вертикальной нагрузки, действующих на стойку (эти цифры понадобятся при расчете стоек и балок перекрытия). — При нажатии вкладки «Арка» откроется окно расчета стропильной системы коньковой арки (два стропила и затяжка).

Шестой этап: открываем вкладку «Стойка»:

— Определенные ранее (см. этап 5) значения изгибающего момента и вертикальной нагрузки на стойку вносятся на схему в ячейки «N=» и «М=» соответственно (при этом в данную схему эти значения вносятся в тоннах); — Необходимо также изменить высоту стойки и поставить размеры выбранного сечения. Если внизу появилась надпись «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. Обеспечено!», то можно продолжать расчет дальше (если значения коэффициента запаса «Кз» большие, то можно их и уменьшить, но лучше оставить как есть)

Седьмой этап: открываем вкладку «Балка»:

При внесении данных в таблицы данной вкладки важно учесть, что на балки перекрытия одновременно действует распределенная и сосредоточенная нагрузки:

— В таблице «Распределенная нагрузка» необходимо указать пролет и шаг балок; — Необходимо просчитать в соответствии со СНиПом значения «Нагр.(норм.)» и «Нагр.(расч.)» и взять их с запасом (сюда входит собственный вес перекрытий, а также эксплуатационная нагрузка – люди, мебель, фурнитура и т. п.); — В строку «В, заданная» вносится значение ширины выбранного сечения балок; — В строках «Н, прочность» и «Н, прогиб» отобразятся минимально возможные высоты сечения балок, при которых балка не сломается и прогиб будет допустимого значения; — В таблицы «Сосредоточенная нагрузка» и «Распред.+сосредоточ.» вносятся размеры пролетов и ширина сечения балок; — В таблицу «Сосредоточенная нагрузка» вносится значение вертикальной нагрузки на стойку; — По таблице «Распред.+сосредоточ.» определяется высота сечения балки.

Этим этапом оканчивается расчет стропильной системы.

Важно учесть, что поскольку стропильные системы в основном состоят из древесины сосны, ели, европейской или японской лиственницы, никаких поправок в расчетную программу не вносилось. При использовании любой другой породы древесины необходимо будет подкорректировать расчет под соответствующую применяемую древесину.

Рассматривая возведенный дом, можно оценить конструкцию крыши, узор и цвет кровельного материала, общий дизайн здания. Однако то, что обеспечивает все это, увидеть невозможно. Стропильная система отвечает за все элементы, связанные с крышей здания, и именно от нее зависит долговечность, качество и комфорт дома. Расчет стропильной системы – это ведущий этап в проектировании здания, определяющий все параметры несущей конструкции.

Перед тем как начать расчет стропил, необходимо определиться с интенсивностью нагрузок, которые будут действовать на кровлю в течение всех сезонов года. По своей природе влияющие факторы классифицируется на:

• Постоянного характера. Сюда относят ту нагрузку, которая будет действовать на стропильную систему постоянно. Вес кровли, обрешетка, гидроизоляция, пароизоляционный слой и другие элементы образуют стабильную величину с фиксированным весом.
• Переменные показатели. В эту категорию относят климатические факторы: снег, осадки, ветер и его интенсивность.
• Особые нагрузки. Здесь необходимо учесть климатические проявления повышенной интенсивности. Учитывать данный параметр стоит в местности с вероятной сейсмической активностью или же там, где возможны ураганы или особо сильный штормовой ветер.

Возведение крыши начинается с установки стропильной системы

Сложность расчетов обусловлена тем, что новичкам строительного дела тяжело учитывать все факторы влияния одновременно. Ведь кроме указанных показателей необходимо принимать во внимание вес и прочность самих стропильных досок, способ их крепления между собой и другие немаловажные, но малоизвестные величины. В помощь предлагается программа расчета стропил и ферм, но иногда логичнее воспользоваться формулами. Ведь именно самостоятельный анализ помогает «прочувствовать» все конструкционные особенности возводимой крыши.

Расчет постоянной нагрузки

Чтобы понять, как рассчитать длину стропил и на какие цифры при этом ориентироваться, сперва стоит определить общий вес «кровельного пирога». Чтобы получить итоговый показатель, необходимо вычислить вес одного квадратного метра каждого слоя. Среднестатистическая крыша состоит из элементов:

1. Обрешетка. Ее монтируют из досок небольшой толщины – обычно 2,5 см. Данная величина дает вес одного «квадрата», равный 15 кг.
2. Утеплитель.
3. Гидроизоляция.
4. Кровельный материал.

«Кровельный пирог», вес которого необходимо учитывать при расчете нагрузки на стропильную систему

Изучая технические характеристики любого из данных слоев, легко найти информацию о необходимой величине. Проведя суммирование всех данных, рекомендуется увеличить результат на 10 процентов, то есть умножить на постоянный коэффициент 1,1. Это поможет заложить запас прочности для планируемой стропильной системы.

Важно ! Опытные строители рекомендуют таким образом подбирать материалы, чтобы итоговый показатель нагрузки на один квадратный метр не превышал цифры в 50 кг.

Кто-то именует 50 кг завышенной величиной, однако стоит понимать, что излишек прочности не повредит. Определив вес кровельного пирога, стоит переходить к расчету второго показателя – снеговые нагрузки.

Расчет снеговой нагрузки

Этот показатель очень важен, так как большинство регионов испытывают со стороны снеговых осадков долговременное влияние. Чтобы тяжесть снега не проломила крышу, стоит побеспокоиться о дополнительной прочности заранее. Для расчета выведена формула, в которой используются коэффициенты из СНиП 2.01.07-85.

Формула: полная снеговая нагрузка = вес снега на 1 кв.м. х корректирующий коэффициент.

Первая величина определяется в зависимости от места расположения дома. По интенсивности выпадаемых осадков все регионы разделены на снеговые зоны, для которых выведено усредненное значение.

Карта снеговых нагрузок с указанием регионов

Корректирующий коэффициент также можно найти в указанном СПиПе. Он видоизменяется в зависимости от угла наклона ската крыши:

• Для крыши, имеющей уклон более 60 градусов, данный показатель не используется, так как снеговая шапка не образуется на крутых скатах.
• Для крыш с величиной уклона от 25 градусов, но менее 60 введена корректировка, равная 0,7.
• Крыши с еще меньшим уклоном, практически пологие, нуждаются в поправочном коэффициенте, равном 1.

Стоит отметить тот факт, что снег распределяется по поверхности кровли неравномерно, образуя более интенсивные скопления в местах излома (выходы слуховых окон, ендовы и т. п.). Шаг стропил рекомендуется делать в этих местах минимальным – лучше установить спаренные элементы. Кроме этого, формируя слои кровельного пирога, стоит использовать в сложных зонах сплошную обрешетку и двойную гидроизоляцию.

Важно ! Любые расчетные результаты желательно умножать на 1,1, то есть увеличивать запас прочности на 10 %.

Определение ветровой нагрузки

Данный показатель имеет высокий уровень критичности, так как независимо от угла ската крыша подвергается опасности при сильном ветре. При малых углах наклона возникает угроза срыва и разрушения кровли под действием аэродинамической нагрузки. Большой же угол наклона приводит к тому, что крыша испытывает огромное давление ветра по всей своей поверхности.

Для расчета ветровой нагрузки также выведена формула с рядом поправочных коэффициентов.

Формула: ветровая нагрузка = показатель региона х коэффициент.

Карта ветровых нагрузок позволяет определить показатель региона

Показатель региона – это табличное значение, отраженное в СНиПе, а вот коэффициент необходимо выбирать, учитывая высоту дома и местность, в которой расположено здание. Значения коэффициента меняются по следующей схеме:

• Для домов высотой 20 метров значение для открытой местности равно 1,25, для территории с наличием препятствий (высокие дома, лес) – 0,85;
• Для домов высотой 10 метров – 1, 0 и 0,65 соответственно;
• Для низких домов высотой в 5 метров показатели равны 0,75 и 0,85 в зависимости от места расположения здания.

Принцип расчета стропил

Чтобы понять, как рассчитать стропила, надо учесть тот факт, что практически вся конструкция представляет собой систему треугольников, поэтому проблем с определением длины досок обычно не возникает. Но так как при расчете необходимо учесть нагрузочные показатели, шаг обрешетки, величину пролетов и особенности конфигурации самой крыши, то лучшим решением становится специальная программа для расчета стропил. В ней достаточно ввести все необходимые данные и получить итоговый результат.

Важно ! Мало какие программы могут проделать всю работу по конструированию. Чаще всего они оперируют уже готовыми цифрами по ветровой и снеговой нагрузке, а также запрашивают полную информацию по весу кровельных слоев.

Делая расчет стропильной конструкции, можно ориентироваться на таблицы стандартов. На строительном рынке ассортимент готовых стропил представлен досками длиной от 4,5 до 6,0 метров, но это не конечные величины. В зависимости от конструкции здания длина может быть изменена на необходимую.

Выбор сечения стропильного бруса определяется в зависимости от следующих факторов:

• длина стропильной доски;
• шаг, с которым будут установлены стропила;
• известные показатели нагрузок.

Таблица, в которой собраны оптимальные значения, выглядит следующим образом:

Таблица расчетных величин сечения стропил

Однако стоит помнить, что в зависимости от региона, рекомендации могут меняться.

Расчет стропильной ноги – ее длины – это самая простая задача из всех озвученных. При поиске значения, советуем обратиться к теореме Пифагора, где катетами будут служить ширина дома и разница в высоте между его стенами, тогда гипотенузой будет та стропильная доска, длину которой необходимо найти.

Вся предоставленная информация подразумевает расчет деревянных стропил, если же речь пойдет об использовании металла, то цифры будут немного иными. Ведь прочностные характеристики этих двух материалов существенно отличаются, а это значит, что и показатели сечения и шага стропильной конструкции будут меняться.

Применяемые программы

Расчет стропильной системы дома нельзя назвать легким занятием. Ведь для получения корректных данных надо не только уметь оперировать формулами и исходными величинами, знать СНиПы, но и уметь чертить и обладать пространственным воображением. Если есть сомнения в собственных силах, но не хочется платить за расчетные сведение деньги, то можно воспользоваться профессиональными программами.

Среди высокоточных информационных продуктов можно выделить 3D Max и Автокад. При определенных навыках справиться с этими ПО не составит труда. Однако есть и еще более простые решения.

В программу для расчета стропил достаточно ввести необходимые параметры и получить результат

Например, программа Аркон позволяет создавать несложные эскизные проекты, имеет калькулятор для расчета длины и сечения стропил. В ней легко работать благодаря доступному интерфейсу и легкому вводу информации.

Также стоит отметить, что существуют онлайн-программы. Это калькуляторы, которые предоставляют данные о величинах стропильной системы по введенным пользователем сведениям.

Сращивание стропил

Если программа для расчета стропильной системы выдала информацию о том, что необходимы брусья большей длины, чем имеются в продаже, то решить эту проблему несложно. Существуют определенные методики по соединению стропил, обычно используют одну из трех:

1. соединение встык;
2. метод «косой прируб»;
3. соединение внахлест.

Методика «встык» подразумевает точный расчет сечения стропил, ведь при данном методе будет происходить соединение торцевых частей брусьев, обрезанных строго под прямым углом. Стык закрывается накладками, величина которых должна быть более полуметра. Если для накладок используются деревянные элементы, то крепление осуществляют длинными саморезами, располагая их в шахматном порядке. Но более прочное соединение обеспечивают металлические пластины, установленные в области стыка при помощи гаек и болтов.

Сращивание стропил в строительной системе делается так, чтобы на места соединений нагрузка влияла как можно меньше.

«Косой прируб» используется, когда торцевые части стропил спилены под углом в 45 градусов. Соединение в данном случае ведется насквозь болтами, диаметр которых – 12-14 мм.

Наращивание внахлест – самый простой, но самый расходный способ. Его суть состоит в том, что концы стропильных досок укладываются друг на друга с пересечением не менее 1 метра. Соединение происходит любыми крепежными элементами в шахматном порядке.

Выбор древесного материала

Точный расчет стропильной фермы не будет иметь никакого значения, если не будет выбран качественный строительный материал. Древесина может использоваться практически любая, поэтому стоит обращать внимание на величину и количество дефектов, а также на сопроводительную документацию к брусу.

Среди допустимых отклонений согласно ГОСТ по требованиям к пиломатериалам считаются:

• наличие трех сучков размером до 30 мм на одном метре бруса;
• наличие несквозных трещин, но не более половины длины стропильной доски;
• влажность пиломатериала в пределах 18%.

Выбирая стропильные доски, необходимо получить документы, подтверждающие их качество

Документы на качественный материал должны содержать следующую информацию:

• производитель;
• наименование изделия и стандарт, по которому оно изготовлено;
• параметры изделия, величина влажности и данные о породе древесины;
• количество материала в упаковке;
• дата производства.

Предмонтажная подготовка стропил

Изучение СНиП и ГОСТ по пиломатериалам и стропильным системам покажет, что при работе с древесиной нельзя обойтись без некоторых мероприятий. Чаще всего действия перед монтажом подразделяют на защитные и конструктивные.

Защита стропильной системы выглядит как:

• Обработка антисептиками – предупреждает загнивание.
• Обработка антипиреновыми пропитками – защита от пожара.
• Обработка биозащитными составами – от насекомых-вредителей.
• Конструктивные мероприятия выглядят следующим образом:
• Монтаж гидроизоляционных прокладок, чтобы не было контакта между деревом и кирпичом.
• Создание гидро- и пароизоляционных слоев.
• Монтаж вентиляционной системы в подкровельном пространстве.

Важную роль играет противопожарная и антисептическая пропитка для стропил, оказывающая непосредственное влияние на длительность срока службы кровли

Выводы

Начать строительство крыши дома, не зная размеры стропил, невозможно. Однако не стоит подходить к решению вопроса поверхностно. Нельзя ограничиться только расчетом стропильной системы, ее конфигурацией и испытываемой нагрузкой. Дом – это единый проект, в котором вместе связаны все параметры. Фундамент, возможности несущей конструкции, стропильная система, кровля – все это и многое другое нельзя рассматривать изолировано.

При строительстве особое внимание уделяется монтажу стропил, ведь от правильности сборки системы зависит безопасность жильцов дома

Грамотный проект, создаваемый еще на стадии планирования, поможет рассмотреть все вопросы в комплексе. Поэтому если в планах возникла идея возведения собственного дома, то идеальным решением будет консультация профессиональных строителей и проектировщиков. Специалисты помогут в решении всех вопросов и не допустят возникновения ошибок, которые могут повредить строительству здания.

Конструирование крыши – довольно сложный процесс, который требует наличия некоторых знаний и умений. Намного проще и быстрее разработать крышу в специальной программе, которая сама просчитает количество материалов, угол уклона и многие другие конструктивные нюансы. Однако стоит понимать, что есть специализированная программа для проектирования крыш, разобраться в которой можно только с помощью руководства или специалиста. Если говорить о более простых и доступных бесплатных софтах, в которых может разобраться и новичок, то максимум, что вы получите, – это трёхмерная модель крыши, но просчитывать и расставлять все конструктивные элементы вы должны самостоятельно.

Если говорить о специалистах в области дизайна, архитектуры и конструкторах, то они при проектировании крыши привыкли пользоваться специальными программами, которые необходимо покупать. К ним можно отнести AutoCad (Автокад), ArhiCad (Архикад), 3D Max, ArCon (Аркон).

Первые три программы из перечисленного списка позволяют не только построить 3Д модель будущего сооружения, но и выполнить его планы, разрезы, а также другие конструктивные и архитектурно-строительные чертежи. В этих программах разрабатывают не только экстерьер дома, но и его интерьер.

Однако освоить этот софт неопытному человеку очень сложно, а тем более найти его бесплатную версию. Намного проще обстоит дело с программой Аркон, которую с успехом используют строители, конструкторы и архитекторы для разработки дома или его отдельных элементов, например, крыши. Однако самое главное преимущество этого софта состоит в его доступности. Освоить эту программу могут даже люди, далёкие от строительства и проектирования.

Аркон

В Арконе при проектировании крыши дома на начальном этапе пользователь может выбрать нужную разновидность крыши. После этого он может внести нужные изменения и уточнения в выбранную конструкцию. При этом прорисовывать стропильную систему от начала до конца не нужно, она уже заложена в программное обеспечение. У вас есть возможность выбрать одну из следующих форм крыш:

• односкатная или двускатная;
• свободная форма;
• вальмовая или полувальмовая конструкция;
• мансардная с фронтоном в торцах;
• мансардно-вальмовая разновидность;
• сферическая;
• плоская крыша;
• двускатная с рейкой для крепления.

Важно: у пользователя есть возможность комбинировать разные виды крыш. Кроме этого в Арконе можно самостоятельно сконструировать нужную вам конструкцию.

Если зайти в редактор, то можно изменять типовую конструкцию. Для этого нужно установить свои числовые значения в окошко со значением угла наклона скатов, высотой фронтонов, расположением водосточных желобов. Нажав на кнопку просмотра, вы сразу увидите результат.

Зайдя в раздел «Инфо», вы получите всю подробную информацию о разработанной вами конструкции, а именно:

• длины стропил;
• площадь кровли;
• протяжённость водосточных желобов;
• коньки;
• ветровые фронтоны;
• рёбра крыши;
• объёмы пиломатериалов;
• данные выводятся в нескольких вариантах (без учёта слуховых окон, отдельно по этим окнам и общие показатели);
• в случае необходимости можно получить ориентировочный перечень пиломатериалов, нажав на кнопку «Список».

Совет: прежде чем вы начнёте пользоваться программой, необходимо разобраться в основных терминах и понятиях. Так вам будет проще работать и общаться с подрядчиком.

При этом стоит учитывать, что все длины округляются до 5 см. Однотипные пиломатериалы после округления будут объединены в один раздел. Но в каталоге они будут разбиты по разновидностям, габаритам, сечению.

Чтобы определить высоту мансардного этажа с опорой, нужно воспользоваться кнопкой «Ассистент». Если на открывшейся вкладке перейти в раздел «Общее», то там можно узнать высоту чердачного этажа и другие величины. Кроме этого, софт позволяет выбирать разновидность кровельного покрытия. Вы можете подобрать расцветку, фактуру и материал.

Другие программы

Если говорить про проектирование крыши, то Аркон – самая лучшая программа для этого. Но если вы не ставите целью разработать крышу до мельчайших подробностей, а лишь хотите увидеть приблизительный трёхмерный результат, то можете воспользоваться следующим доступным программным обеспечением:

1. Google SketchUp предназначена для моделирования трёхмерных объектов, в том числе и крыши. В ней практически нет предварительных настроек, поэтому вы можете разработать нестандартную конструкцию. Различные плоскости можно двигать в стороны и по заданной кривой.
2. Envisioneer Express – софт, который используется для трёхмерного моделирования. В этом обеспечении для начала можно изготовить двухмерный план будущей конструкции, а после этого преобразовать в трёхмерное изображение. После создания трёхмерки будущее сооружение можно осмотреть с разных ракурсов в фотореалистичном виде и в качестве полупрозрачного каркаса, что очень важно при проектировании крышных конструкций.
3. Home Plan Pro отличается тем, что в своей базе данных содержит множество готовых элементов и объектов (окон, дверей, слуховых окон, деталей крыш). Работая в программе, можно использовать режим многослойности, стандартные фигуры и метрические системы.

1. Дом-3Д чаще всего используется для трёхмерного проектирования интерьеров, домов и их отдельных конструктивных элементов. Этот софт постоянно совершенствуется, появляются новые удобные функции и возможности.
2. FloorPlan 3D отличается простой графикой и понятным функционалом. В этом софте ваши возможности по созданию трёхмерного изображения практически не ограничены. Самое главное достоинство этой программы в том, что её могут использовать не только специалисты, но и новички, которые хотят увидеть модель будущего дома, его крыши или другой конструктивной части сооружения.
3. Ещё одно программное обеспечение, которое могут использовать люди без специальных знаний, – VisiCon. Здесь вы можете не только быстро создать модель будущей крыши, но и подобрать разные фактуры кровельного покрытия. Благодаря простому и понятному функционалу программу можно быстро освоить.

Если же вам нужно более серьёзное программное обеспечение бесплатно, то можете воспользоваться софтом NanoCAD. По сути, это базовый уровень систем автоматизированного проектирования.

Красивой и надежной.

А что является основой любой крыши?

От того, насколько правильно будет проведен расчет параметров элементов стропильной системы, будет зависеть, насколько крыша будет прочной и надежной.

Поэтому еще на стадии составления проекта здания выполняется отдельный расчет стропильной системы.

Факторы, учитываемые при расчете стропил

Невозможно выполнить расчет правильно, если не учесть интенсивность различных нагрузок, которые будут воздействовать на кровлю дома в разные периоды.

Влияющие на кровлю факторы принято классифицировать на:

1. Постоянные нагрузки. К этой категории относят те нагрузки, которые на элементы системы стропил воздействуют постоянно.Независимо от времени года. К этим нагрузкам относятся вес кровли, обрешетка, гидроизоляция, тепло — и пароизоляция и все иные элементы крыши, которые имеют фиксированный вес и постоянно создают нагрузку на систему стропил.Если в планах установить на крыше какое-либо оборудование (снегозадержатели, антенна спутникового телевидения, антенна изернета, системы дымоудаления и вентиляции и пр.), то к постоянным нагрузкам следует обязательно прибавить вес такого оборудования.
2. Переменные нагрузки. Эти нагрузки называют переменными из-за того, что стропильную систему они нагружают только в какой то определенный период времени, а в другое время эта нагрузка минимальна или ее нет вовсе.К таким нагрузкам относится вес снегового покрова, нагрузка от дующих ветров, нагрузка от людей, которые будут обслуживать кровлю и пр.
3. Особый тип нагрузок. К этой группе относятся нагрузки, которые возникают в районах, где очень часто возникают ураганы или оказывается сейсмическое воздействие.В таком случае нагрузку учитывают, чтобы в конструкцию заложить дополнительный запас прочности.

Расчет параметров стропильной системы довольно сложен.

И новичку его сделать сложно, так как очень много факторов, которые влияют на крышу, необходимо учитывать.

Ведь, кроме вышеперечисленных факторов, необходимо также учесть вес всех элементов стропильной системы и крепежных элементов.

Поэтому на помощь расчетчикам приходят специальные программы для расчета.

Определение нагрузки на стропила

Вес кровельного пирога

Чтобы узнать нагрузку на стропила нашего дома, следует вначале вычислить вес кровельного пирога.

Такой расчет сделать несложно, если знать общую площадь кровли и материалы, которые используются при создании этого самого пирога.

Вначале считают вес одного квадратного метра пирога.

Суммируется масса каждого слоя и умножается на поправочный коэффициент.

Равняется этот коэффициент 1.1.

Вот типичный пример расчета веса кровельного пирога.

Допустим, вы приняли решение в качестве кровельного материала использовать ондулин.

И это верно!

Ведь ондулин является надежным и недорогим материалом. Именно по этим причинам он так популярен среди застройщиков.

Итак:

1. Ондулин: его вес составляет 3 кг на 1 квадратный метр.
2. Гидроизоляция. Используется полимерно-битумный материал. Один квадратный метр ее весит 5 кг.
3. Слой утеплителя. Используется минеральная вата. Вес одного квадрата составляет 10 кг.
4. Обрешетка, доски толщиной 2.5 см. Вес 15 кг.

Суммируем полученные данные: 3+5+10+15= 33 кг.

Теперь полученный результат необходимо умножить на 1.1.

Наш поправочный коэффициент.

Итоговая цифра получается 34.1 кг.

Это вес одного квадратного метра кровельного пирога.

Общая площадь кровли, например, 100 кв. метров.

Значит, весить она будет 341 кг.

Это очень мало.

Вот в этом и есть одно из преимуществ ондулина.

Рассчитываем снеговую нагрузку

Момент очень важный.

Потому, что во многих районах нашей зимой выпадает довольно приличное количество снега.

А это очень большой вес, который обязательно учитывают!

Для расчета снеговой нагрузки используется карта снеговых нагрузок.

Определяете свой регион и выполняете расчет снеговой нагрузки по формуле

В этой формуле:

— S является искомой снеговой нагрузкой;

— Sg - масса снежного покрова.

Учитывается вес снега на 1 кв. метр.

Этот показатель свой в каждом регионе.

Все зависит от месторасположения дома.

Для определения массы и используется карта.

— µ — это коэффициент поправки.

Зависит показатель этого коэффициента от угла наклона кровли.

Если угол наклона скатов составляет меньше 25 градусов, то коэффициент равняется 1.

При угле наклона 25 — 60 градусов коэффициент равняется 0.7.

Если угол наклона больше, чем 60 градусов, то коэффициент не учитывается.

Например, дом построен в Московской области.

Скаты имеют угол наклона 30 градусов.

Карта нам показывает, что дом располагается в 3 районе.

Масса снега на 1 кв. метр составляет 180 кг.

Выполняем расчет, не забывая про коэффициент поправки:

180 х 0,7= 126 килограмм на 1 кв. метр кровли.

Определение ветровых нагрузок

Для расчета нагрузок от ветра также используют специальную карту с разбивкой по зонам.

Используют такую формулу:

Wo - это нормативный показатель, определяемый по таблице.

В каждом регионе существуют свои таблицы ветров.

А показатель k - это поправочный коэффициент, который зависит от высоты дома и типа местности.

Рассчитываем деревянные стропила

Длина стропил

Расчет длины стропильной ноги относится к самым простым геометрическим расчетам.

Поскольку вам понадобится всего лишь два размера: ширина и высота, а также теорема Пифагора.

Чтобы расчет был более понятным, посмотрите на рисунок ниже.

Нам известны два расстояния:

— а - это высота от нижней до верхней точки внутренней части стропил.

Первый катет;

— b - это величина, равная половине ширины крыши.

Второй катет.

— с - это гипотенуза треугольника.

с²=(2 х 2)+(3 х 3).

Итого с²=4+9=13.

Теперь надо получить корень квадратный из 13.

Можно, конечно, взять таблицы Брадиса, но на калькуляторе удобнее.

Получаем 3.6 метра.

К этому числу теперь нужно прибавить длину выноса d чтобы получить искомую длину стропил.

Рассчитываем и подбираем сечение элементов стропильной системы

Сечение досок, которые мы будем использовать для изготовления стропил и прочих элементов системы стропил, зависит от того, какую длину имеют стропила, с каким шагом они будут устанавливаться и от величин снеговой и ветровой нагрузки, которые существуют в конкретном регионе.

Для простых конструкций используют таблицу типовых размеров и сечений доски.

Если конструкция очень сложная, то лучше использовать специальные программы.

Рассчитываем шаг и количество стропильных ног

Называется расстояние между их основаниями.

Специалисты считают, что минимальное расстояние должно составлять 60 см.

А оптимальным расстоянием является 1 метр.

Выполняем расчет расстояния между стропилами:

• выполняем измерение дины ската по карнизу;
• затем полученную цифру следует разделить на предполагаемый шаг стропил. Если шаг планируется 60 см, то следует делить на 0.6.Если 1 метр - то делить на 1. О предварительном выборе шага будет дальше;
• затем к поученному результату следует прибавить 1 и округлить полученное значение в большую сторону. Таким образом, получаем количество стропил, которые могут быть установлены на крыше вашего дома;
• общую длину ската необходимо разделить на количество стропил, чтобы получить шаг стропил.

Например, длина ската кровли равняется 12 метров.

Предварительно выбираем шаг стропил 0.8 метра.

12/0.8 = 15 метров.

Прибавляем единицу 15+1=16 стропил.

Если бы получилось дробное число, то мы бы округлили его в большую сторону.

Теперь от 12 метров следует поделить на 16.

В итоге 1216=0.75 метра.

Вот оптимальное расстояние между стропилами на одном скате.

Также может быть использована таблица, о которой говорилось раньше.

Рассчитываем деревянные балки перекрытия

Для деревянных балок оптимальная величина пролета составляет от 2.5 до 4 метров.

Оптимальное сечение - прямоугольное.

Соотношение высоты и ширины 1.4:1.

В стену балка должна заходить не менее чем на 12 см.

В идеале балки крепят к анкерам, который заранее установлен в стене.

Гидроизоляция балок выполняется «по кругу».

При расчете сечения балок учитывается нагрузка от собственного веса (как правило, 200 кг/кв. метр), и эксплуатационная временная нагрузка.

Ее значение равняется нагрузке постоянной - 200 кг/кв. метр.

Зная величину пролета и шаг установки балок, по таблице высчитывается их сечение:

Пролет (м)/ Шаг установки (м)	2.0	2.5	3.0	4.0	4.5	5.0	6.0
0.6	75х100	75х150	75х200	100х200	100х200	125х200	150х225
1	75х150	100х150	100х175	125х200	150х200	150х200	175х250

Если же требуется более точный расчет, то пользуются калькулятором Романова.

Расчет стропил односкатной крыши

Односкатная крыша - самый простой вариант кровли.

Но такой вариант подходит не для каждой постройки.

И расчет стропил требуется в любом случае.

Расчеты односкатной кровли начинаются с определения угла наклона.

А зависит он от того, в первую очередь, какой материал вы планируете использовать для крыши.

Например, для профнастила минимальный угол равняется 8 градусов.

А оптимальный - 20 градусов.

Расчетные программы

Если онлайн-калькуляторы выполняют несложные расчеты, то специальное программное обеспечение способно посчитать все, что вам нужно.

И таких программ довольно много!

Самыми известными из них являются 3D Max и Автокад.

У таких программ всего два недостатка:

• чтобы ими пользоваться, необходимо обладать определенными знаниями и опытом;
• такие программы платные.

Существует ряд бесплатных программ.

Большинство программ можно скачать на свой компьютер.

Или пользоваться ими онлайн.

Видео о расчете стропил.

-> Расчёт стропильной системы

Основным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.

Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.

На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .

Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.

Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.

I. Нагрузки, действующие на крышу.

1. Снеговые нагрузки.

2. Ветровые нагрузки.

На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:

3. Вес кровли.

4. Вес чернового настила и обрешётки.

5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).

6. Вес самой стропильной системы.

Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.

1. Снеговые нагрузки.

Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:

Где,
S - искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².

µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.

Примерно определить угол уклона крыши α можно по результату деления высоты Н на половину пролёта - L .
Результаты сведены в таблицу:

Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;

если α больше или равно 60°, µ = 0 ;

если 30° вычисляем по формуле:

µ = 0,033·(60-α);

Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»

Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).

Например,

Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².

Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg - нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²

Определяем угол уклона крыши α .
Для этого высоту крыши (H) разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.

Так как 30° , расчёт µ произведём по формуле µ = 0,033·(60-α) .
Подставляя значение α=36° , находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79

Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;

максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².

2. Ветровые нагрузки.

Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.

Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.

Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:

Где,
Wo - нормативное значение ветрового давления.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C - аэродинамический коэффициент.

K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.

C - аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8 (крыша поднимается) до плюс 0,8 (ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C принимаем равным 0,8.

При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.

Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!

Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²

Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0

Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8

нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².

Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²

3. Вес кровли.

Различные виды кровли имеют следующий вес:

1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;

4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.

Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;

При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.

А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.

В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.

Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.

Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м² ) и самого лёгкого (Металлочерепица 5 кг/м² ) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

Цементно-песчаная черепица:

Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²

Итого - 303 кг/м²

Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²

Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.

Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!

Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!

II. Расчёт стропильной системы.

Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.

1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.

Где
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
A - расстояние между стропилами (шаг стропил) - м ,
Q - суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м² .

2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.

3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.

При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.

Таблица 4. Номинальные размеры толщины и ширины, мм

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

А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.

Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:

H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α

H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.

H - высота сечения см ,


B - ширина сечения см ,
Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt - квадратный корень

Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.

Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.

Это условие выполняется при верности следующего неравенства:

3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1

Где,
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м ,
B - ширина сечения см ,
H - высота сечения см ,

Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .

Условие:
Угол уклона крыши α = 36° ;
Шаг стропил A= 0,8 м ;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м ;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см² );
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м² ).

Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;

2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.

Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг) , так как уклон крыши α > 30° :
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;

Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.

3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.

Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.