Как рассчитать двухскатную крышу для дома. Как рассчитать длину стропил двухскатной крыши, учитывая нагрузки – правила расчета. Расчет параметров стропильных ног

Металлочерепица появилась в череде кровельных материалов относительно недавно, но стремительно завоевала популярность. Это объясняется просто – при правильной укладке такое прикрытие обеспечивает надежную защиту дома от атмосферных осадков, одновременно придавая крыше достоверную имитацию натуральной классической черепицы.

Популярность этого покрытия основана еще и на том, что его укладка не представляет особого труда, и с ней хозяин дома должен справиться даже самостоятельно, естественно, имея помощника, но не прибегая к найму бригады. Четкий профиль металлочерепицы позволяет без особого труда совмещать соседние листы, и совершить ошибку даже при желании – весьма сложно. Но все это будет справедливым лишь в том случае, если под такую кровлю смонтирована качественная обрешетка . Разобраться, сколько досок иди бруса потребуется для ее создания поможет калькулятор расчета пиломатериалов для обрешетки под металлочерепицу.

Ниже будет приведено несколько комментариев о работе с программой.

Скатная крыша имеет систему наклонных плоскостей (скатов). Конструкция стропильной системы подбирается и рассчитывается, учитывая наличие опор для неё, тип покрытия, размеры и форму перекрываемого здания. Специальный расчёт поможет подобрать необходимый размер стропильной ноги и обеспечить прочность крыши.

Виды стропильных систем двухскатной крыши

Схема стропильной системы выбирается, исходя из условий количества опор для неё и расстояния между ними.

Наслонные стропила опираются на внешние несущие стены зданий и на дополнительные внутренние опоры, в случае если расстояние между основными опорами превышает 4,5 м. Стропильная нога снизу опирается на опорный брус (мауэрлат), который передаёт вес от крыши на стену здания. Верхний конец соединяется с коньковым прогоном и другой стропильной ногой.

1, 2 — висячая стропильная система. 3, 4 — наслонная стропильная система. a — стропила, b — затяжка, c — ригель, d — прогон, e — мауэрлат, f — подкос, g — стойка.

Висячий вид стропильных систем имеет затяжку на уровне нижних опорных узлов или выше их и не предполагает промежуточных опор. Расстояние между внешними несущими опорами не должно превышать 6,5 м. Этот вариант устройства стропильной конструкции можно отнести к треугольным фермам. Расстояние в плане между ними принимается 1,3-1,8 м.

Состав покрытия

Кровля

Этернитовые кровли представляют собой плоские или волнистые листы из асбестоцемента. Это дешёвый вид кровельного покрытия, который достаточно прост в монтаже. В последнее время исследования показали его вредное влияние на здоровье человека.

К шиферным относятся и сланцевые кровли. Они сооружаются из природного материала слоистой структуры сланца. Еврошифер, ондулин являются потомками обыкновенного шифера. Представляют собой спрессованное стекловолокно или целлюлозу, которые пропитаны битумом.

Металлическое покрытие часто используется в строительстве жилых зданий. Оно надёжно защищает дом от атмосферного влияния, имеет малый вес и не трудоёмко в монтаже. К этому виду кровель можно отнести профнастил, оцинкованную сталь, алюцинк.

Рулонные относятся к мягким видам кровель. Они водонепроницаемы, устойчивы к влиянию окружающей среды и удобны в монтаже. К ним относятся такие виды:

рубероид (рубемаст, стекломаст, еврорубероид, толь и др.);
битумно-полимерные (стеклоизол, стеклокром, линокром и др.);
мембранные кровли (ПВХ, термопластичные мембраны, плёнки из синтетического каучука и др.).

Если раньше черепичные кровли были только керамическими, то сегодня встречаются: цементно-песчаные, битумные и металлочерепица.

Деревянные кровли используются редко из-за трудности устройства. Они бывают гонтовые, драничные, шиндебль, лемех, тёсовые.

Светопропускающие кровли изготавливаются из полимерных материалов и стекла. К ним можно отнести сотовый поликарбонат, гофрированный поливинилхлорид, триплекс, полиэстер и др.

Обрешётка

Кровельный настил или обрешётка является основанием для кровли. Его делают из досок или брусков. При устройстве металлической, деревянной или черепичной крыши брус обрешётки принимается сечением:

50х50 мм при расстоянии между стропилами — 1,0-1,1 м;
50х60(h) мм при шаге стропил — 1,2-1,3 м;
60х60 мм при шаге — 1,4-1,5 м.

Для других видов можно использовать доски 2,5 см толщиной. Под рулонную кровлю устраивается двойной настил из досок. Рабочий нижний слой настилается перпендикулярно направлению стропил с прозорами. Верхний укладывается под углом 45° к нижележащему слою. Ширина досок для него принимается не более 8 см, а толщина составляет 2 см.

Стропила

Деревянные стропила применяются бревенчатые, спиленные на один кант, из пилёного леса (брус, доска, уложенная на ребро). Для наслонных стропил лучше подойдёт круглое сечение бревна. Диаметр их составляет 12-20 см. Преимущества использования бревна по сравнению с доской или брусом следующие:

экономия древесины (для выдерживания одинаковых нагрузок для круглого сечения нужен меньший диаметр исходного материала);
выше предел огнестойкости;
меньший расход металлического крепежа;
более высокие показатели жёсткости и долговечности.

Расчёт наслонной стропильной ноги

Между стропильными ногами допускается шаг 1,0-1,5 м. Сечение их определяется по расчёту, исходя из прочности, а также жёсткости конструкции. Для этого определяется расчётная постоянная нагрузка на стропилу, включающая в себя расчет постоянных нагрузок на один погонный метр кровли и снеговую нагрузку.

Схема распредеения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q

Исходными данными для расчета принимаются:

шаг установки стропильных ног;
угол наклона кровли;
ширина и высота крыши.

Выбор параметров, а также подбор большинства коэффициентов зависит от материала кровельного покрытия и подробного состава кровельного пирога.

Для наклонных кровель постоянные нагрузки рассчитываются по формуле:

Стропильная нога рассчитывается также на жёсткость (прогиб). Здесь используется нормативная нагрузка:

α — угол наклона кровли;
n, n c — коэффициенты надёжности для нагрузок от снега — 1,4, нагрузок от крыши — 1,1;
g — вес 1 м 2 , который воспринимает стропильная нога (кровля, обрешётка, стропила);
а — шаг стропильных ног (по оси).

S g — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
с е — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
c t — термический коэффициент.

Коэффициенты с е и c t принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2011 раздел 10 «Снеговые нагрузки» в соответствии с 10.5 и 10.6. Для частного дома со скатной крышей с уклоном кровли свыше 20° коэффициенты с е и с t равны единице, следовательно, формула снегового покрова:

µ — коэффициент, который зависит от угла наклона крыши и определяется согласно приложению «Г» СП 20.13330.2011:

для кровель с углом наклона менее 30° µ = 1;
для кровель с углом наклона свыше 60° µ = 0;
в остальных случаях для угла наклона 30°<α<60° µ = 0,033 х (60°-α).

Вес снегового покрова по районам можно уточнить в СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», где также определяется номер района по карте приложения Ж.

Вес снегового покрова S g

Район	I	II	III	IV	V
S g кг/м 2	80	120	180	240	320

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М < m и R и W нт

М — изгибающий расчётный момент;
R и — расчётное сопротивление изгибу древесины;
m и — коэффициент, отражающий условия работы;
W нт — момент сопротивления данного сечения;
R и = 130 кг/см 2 — для сосны и ели;
m и равен 1,0 — для сечений высотой до 15 см и 1,15 — для сечений высотой более 15 см.

В индивидуальном порядке рассчитывается момент сопротивления и момент инерции для материала стропил. По полученным данным подбирается требуемый размер конструктивных элементов стропил.

Предложенный расчёт является примерным и требует дополнения в виде предельно допустимой длины опорных элементов, расстановки распорных или подпорных балок и стоек.

Пример № 1

Рассмотрим черепичную керамическую кровлю на двухскатной крыше в районе Москвы (III климатический район).

Угол наклона 27°; cos α = 0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

вес кровли — 45 кг;
вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: g н = 62 кг/м 2

q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 260 кг/м.

q н = (62 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 201 кг/м
М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,60 х 440 2 = 62 920 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 201 кг.

По специально разработанным таблицам можно определить диаметр бревна для стропил.

Диаметр бревна (см) в зависимости от W и J (для брёвен, стёсанных на один кант).

Условные обозначения	13	14	15	16	17	18	19
J	1359	1828	2409	3118	3974	4995	6201
W	211	263	324	393	471	559	658

Согласно приведённой таблице определяем диаметр бревна — 18 см.

Пример № 2

Возьмём все данные от предыдущего примера, но для кровли из ондулина. Необходимо рассчитать сечение стропильной ноги из бруса.

Угол наклона 27°; cos α =0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

вес кровли из ондулина — 3,4 кг;
обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: gн = 20,4 кг/м 2

q = (1,1 х 20,4 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 207,6 кг/м.

qн = (20,4 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 153,3 кг/м
М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,08 х 440 2 = 50 336 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 153,3 кг.

Принимаем брус высотой 15см. Для бруса высотой более 14 см Rи = 150 кг/см 2 . Поэтому:

По таблице определяем размер сечения бруса для стропил.

Ширина (b) и высота (h) бруса в зависимости от W и J.

Условные обозначения
Условные обозначения	8	9	10	11	12	13	14
	1829	2058	2287	2515	2744	2973	3201
	261	294	327	359	392	425	457
	2250	2531	2812	3094	3375	3656	3937
	300	337	375	412	450	487	525

Принимаем для стропильной ноги брус сечением 10х15 см.

Приведённые формулы можно использовать для расчёта других покрытий крыши. При этом рассчитывается нагрузка на стропильную ногу исходя их выбранного варианта. В формулах могут меняться:

длина стропил;
шаг стропил;
угол уклона крыши;
снеговая нагрузка, которую подбирают согласно региону строительства;
вес обрешётки.

Сопряжение стропильных ног между собой и прогоном должно быть надёжным. Это обеспечивает отсутствие разрушающего распора на стены здания. Деревянные конструкции необходимо время от времени осматривать, поэтому при сооружении наслонных стропил расстояние от отметки верха чердачного перекрытия до нижней отметки мауэрлата принимается не менее 400 мм.

Двускатные крыши и сегодня являются традицией частного домостроения. Правильное устройство крыши — это прочный, долговечный и красивый дом.

Онлайн-калькуляторы для расчета кровли и крыши – это обязательные инструменты, присутствующие в арсенале архитекторов и профессиональных строительных фирм. Хотя, в принципе, такие калькуляторы полезны и простым владельцам загородных участков, затеявшим строительство дома своими руками (здесь также потребуется расчет кровли). И неудивительно, ведь качество и точность подобных расчетов напрямую влияют не только на долговечность всей кровельной конструкции, но также и на общий вид дома. В этой рубрике сайта собраны лучшие калькуляторы для расчета крыши, которые помогут вам в самых распространенных случаях при самостоятельном строительстве дома! Здесь вы найдете полезные инструменты по расчету площади трехщипцовой крыши, количества шифера, площади шатровой крыши, длины стропильных ног, высоты конька и многого другого! Все онлайн-калькуляторы создавались опытными специалистами, каждый инструмент сопровождается подробными объяснениями и инструкцией по расчету.

В чем же преимущества наших онлайн-калькуляторов? От своих многочисленных (а зачастую и платных) аналогов они отличаются тем, что не нуждаются в скачивании на локальный компьютер. Для проведения расчетов используются сложные, тщательно проверенные алгоритмы, а результаты вычислений выводятся в простом и доступном виде. Еще одно достоинство в том, что вы можете добавить страницу с интересующим онлайн-калькулятором в закладки браузера и использовать в любой момент!

На заметку! При проведении расчетов онлайн используются строительные стандарты, ГОСТы и СНиПы, которые приняты в РФ и мире. Кроме того, принимается во внимание мировая практика современного строительства.

При сооружении крыши нельзя экономить на материалах, чтобы в будущем не имели место протечки, но и излишков не должно оставаться, поэтому расчет кровли должен быть максимально точным.

От чего зависит расчет кровли?

Если дом готов, достаточно взглянуть на его крышу, чтобы определить фронт измерительных работ. Простые стропильные конструкции будут означать легкие вычисления, например, не составит труда выяснить, как правильно рассчитать двухскатную крышу, не говоря уже про односкатную. Однако весьма распространены и более сложные варианты. В частности, пирамидальная, ломанная мансардная или полувальмовая четырехскатная кровли создадут определенные сложности для новичков. Но даже венчающая постройку многощипцовая конструкция может быть быстро и, главное, правильно просчитана в отношении затрат материалов, если знать все необходимые формулы.

Калькулятор покрытия кровли

Укажите все поверхности для покрытия.

Тип листов	Металлопрофиль Металлочерепица	Необходимо: - - - -
Лист рабочий размер, а не полный!	x см
Поверхности	Добавьте все прямоугольные участки кровли L=м H=м
Поверхности	Добавьте все треугольные участки кровли L=м X=м
Поверхности	Добавьте все трапецевидные участки кровли L= X= М=м

В первую очередь следует помнить, что из скольких бы скатов не состояла крыша, все поверхности либо уже являются простыми геометрическими фигурами, либо могут быть на них разбиты. Далее, калькулятор расчета кровли требует оперировать в процессе вычислений такими понятиями, как реальная и эффективная площадь покрытия. Первая является собственными габаритами листа, а вторая – с учетом нахлеста уложенного выше ряда. Иными словами, часть материала заведомо нужно вычитать, поскольку он будет перехлестываться с другими листами. Процент потерь зависит от наклона ската и характеристик покрытия (отходов от металлочерепицы больше, чем от рулонного материала) .

Типовое решение, как рассчитать площадь крыши

Вариант с одним или двумя скатами самый простой, для вычисления размеров нужно лишь знать длину дома, стропильной ноги, а также свеса (карнизного и фронтового). Если правильно все сложить и перемножить, получим следующую формулу: S = (L д + 2L фс)(L сн + L кс) , где L д – длина торцевой стены дома, L фс и L кс – длина фронтового и карнизного свеса соответственно, а L сн –стропильная нога. Иными словами, калькулятор расчета крыши дома можно использовать, не вылезая на нее, а сделав все обмеры с земли, чердака и приставленной к стене стремянки. Но не забывайте, что таким способом вы получаете площадь только одного ската, для полноты картины результат нужно умножать на 2.

Более сложные конструкции обычно требуют обмеров непосредственно поверхности, то есть, если покрытия нет, то по готовой обрешетке, а если нужно узнать, как рассчитать обновление кровли, то по старой ее обшивке. Узнав длину и ширину каждой плоскости крыши, рисуем точную ее раскладку, после чего делим на простейшие геометрические фигуры . К примеру, полувальмовая состоит из двух трапеций, двух прямоугольников и четырех треугольников. Обычная ломанная мансардная кровля на проекции будет выглядеть, как один большой квадрат или прямоугольник. Многощипцовая конструкция будет отличаться только большим количеством вышеперечисленных геометрических фигур.

Формулы, подсказывающие, как рассчитать площадь кровли, можно найти и в школьном учебнике, но для вашего удобства они будут приведены далее. Итак, выше мы уже рассчитывали прямоугольник, но та формула была составлена из многих параметров, на деле же она выглядит как S = ab , где a и b – сопредельные стороны фигуры. Трапецию можно вычислить следующим образом: S = h(a + b)/2 , где h – высота. Такой вариант наиболее удобен ввиду того, что боковые стороны, а, следовательно, и углы между ними и основанием могут быть неравны. Для определения площади треугольника берем формулу S = bh/2 , где b – основание, а h –опущенная на него высота. Если хоть один угол равен 90 градусам, можно использовать формулу S = ab/2 , где a и b – катеты.

Инструкция, как рассчитать крышу дома

Выше мы приводили пример вычисления сложной кровли путем составления ее проекции. Можно пойти более простым путем и взять план дома, где крыша отображена на плоскость схематически, затем определить площадь и умножить на коэффициент уклона. К примеру, для того, чтобы узнать, сколько потребуется рулонов мягкого покрытия, исходя из того, что одной скатки хватает на 3 квадратных метра, берется формула N = SK/3 . Здесь S – площадь созданной проекции, K – коэффициент уклона, который можно узнать из таблицы:

Если вы задаетесь вопросом, как рассчитать высоту крыши, данную задачу можно решить по вышеприведенным показателям. Например, ширина дома – 10 метров, а угол положения стропильной ноги – 35 градусов. Берем половину ширины и умножаем на коэффициент уклона, равного 35 градусам, получается 5 . 0.79 = 3.95. Это и есть искомая высота конька. При этом, если вам известен угол ската, обязательно нужно правильно подобрать материал относительно крутизны уклона, что также можно сделать с помощью данных из таблицы, но уже другой:

Для ондулина кровельный калькулятор будет несколько иным, поскольку известно, что реальная площадь одного листа составляет 1.82 квадратных метра, но уменьшается вследствие верхнего и бокового нахлеста соседних листов до 1.62 м 2 . Вот именно с эффективным значением и придется работать, вычисляя соотношение между площадью крыши и материала. Иными словами, количество листов ондулина вычисляется по формуле N = S к /S л , где S к – площадь кровли, а S л – размеры материала.

Как рассчитать кровлю из металлочерепицы?

Известно, что кровельный металлопрокат является одним из самых долговечных материалов, используемых для обшивки крыши. При надлежащем уходе такое покрытие будет служить до 50 лет и даже более в условиях умеренного воздействия климатических факторов. Чтобы вычислить, сколько потребуется металлочерепицы, нужно узнать ее габариты, и, решив задачу, как рассчитать размер крыши, перейти к определению количества листов материала. Впрочем, оба этапа можно совместить. Для этого используем формулу N=(L ck /В л)(В ck /L л) , где L ck – длина ската, В л – ширина листа, В ck – ширина ската, и L л – длина листа.

При любых вычислениях длину ската обязательно нужно брать с учетом карниза и с вычетом коньковой накладки.

Существуют и другие задачи, кроме как рассчитать кровлю, например, нужно определить и другие элементы, необходимые для обшивки крыши. В частности, вам потребуются ендовы, коньки, элементы свесов и карнизов. Определять их количество нужно уже не в квадратных, а в погонных метрах, с учетом нахлестов, которые, обычно, составляют 10-15 %. Также не следует забывать про крепежные элементы, такие как или длинные саморезы, которых требуется не менее 9 штук на один лист материала. Что касается гидроизоляции, одного рулона обычно хватает на 75 квадратных метров крыши, с учетом нахлестов это число сократится приблизительно на 15 %. Таким образом, площадь кровли нужно делить на 63.75, чтобы узнать, сколько рулонов гидроизоляции вам понадобится.

Проектирование и грамотные расчеты элементов стропильной конструкции – залог успеха в строительстве и в последующей эксплуатации крыши. Она обязана стойко сопротивляться совокупности временных и постоянных нагрузок, при этом по минимуму утяжелять постройку.

Для производства вычислений можно воспользоваться одной из многочисленных программ, выложенных в сети, или все выполнять вручную. Однако в обоих случаях требуется четко знать, как рассчитать стропила для крыши, чтобы досконально подготовиться к строительству.

Стропильная система определяет конфигурацию и прочностные характеристики скатной крыши, выполняющей ряд значимых функций. Это ответственная ограждающая конструкция и важная составляющая архитектурного ансамбля. Потому в проектировании и расчетах стропильных ног следует избегать огрехов и постараться исключить недочеты.

Как правило, в проектных разработках рассматривается несколько вариантов, из которых выбирается оптимальное решение. Выбор наилучшего варианта вовсе не означает, что нужно составить некое число проектов, выполнить для каждого точные вычисления и в итоге предпочесть единственный.

Сам ход определения длины, монтажного уклона, сечения стропилин заключается в скрупулезном подборе формы конструкции и размеров материала для ее сооружения.

Например, в формулу вычисления несущей способности стропильной ноги первоначально вводят параметры сечения наиболее подходящего по цене материала. А если результат не соответствует техническим нормам, то увеличивают или уменьшают размеры пиломатериала, пока не добьются максимального соответствия.

Метод поиска угла наклона

У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:

Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.

Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.

Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 – 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.

В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.

Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.

Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.

Расчет длины стропильной ноги

Длину стропилины определяют после того, как выбран угол наклона системы. Оба указанных значения нельзя отнести к числу точных величин, т.к. в процессе вычисления нагрузки как крутизна, так и следом за ней длина стропильной ноги может несколько изменяться.

К основным параметрам, влияющим на проведение расчетов длины стропил, относится тип карнизного свеса крыши, согласно чему:

Внешний край стропильных ног обрезается заподлицо с наружной поверхностью стены. Стропила в этой ситуации не формируют карнизный свес, защищающий конструкцию от осадков. Для защиты стен устанавливается водосток, закрепленный на прибитой к торцевому краю стропилин карнизной доске.
Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
Стропила изначально раскраиваются с учетом длины карнизного свеса. В нижнем сегменте стропильных ног выбирают врубки в виде угла. Для формирования врубок отступают от нижнего края стропилин на ширину карнизного выноса. Врубки нужны для увеличения опорной площади стропильных ног и для устройства опорных узлов.

На стадии расчета длины стропильных ног требуется продумать варианты крепления каркаса крыши к мауэрлату, к перепускам или к верхнему венцу сруба. Если задумана установка стропилин заподлицо с внешним контуром дома, то расчет проводится по длине верхнего ребра стропилины с учетом размера зуба, если он используется для формирования нижнего соединительного узла.

Если стропильные ноги раскраиваются с учетом карнизного выноса, то длину рассчитывают по верхнему ребру стропилины вместе со свесом. Отметим, что применение треугольных врубок ощутимо ускоряет темпы возведения стропильного каркаса, но ослабляет элементы системы. Потому при расчетах несущей способности стропилин с выбранными углом врубками применяется коэффициент 0,8.

Среднестатистической шириной карнизного выноса признаны традиционные 55 см. Однако разброс может быть от 10 до 70 и больше. В расчетах используется проекция карнизного выноса на горизонтальную плоскость.

Есть зависимость от прочностных характеристик материала, на основании чего изготовитель рекомендует предельные значения. К примеру, производители шифера не советуют выносить кровлю за контур стен на расстояние свыше 10 см, чтобы накапливающаяся вдоль свеса крыши снежная масса не смогла повредить край карниза.

Крутые крыши не принято оборудовать широкими свесами, независимо от материала карнизы не делают шире 35 – 45 см. А вот конструкции с уклоном до 30º может отлично дополнить широкий карниз, который послужит своеобразным навесом в областях с избыточным солнечным освещением. В случае проектирования крыш с карнизными выносами по 70 и более см, их укрепляют дополнительными опорными стойками.

Как вычислить несущую способность

В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.

Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.

Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.

Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:

Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.

В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.

Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.

Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.

С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.

Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.

Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.

Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.

Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.

Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.

Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м 3 , а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м 3 .

Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м 2 . Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.

Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.

Определение сечения стропилин

Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.

Расчеты для конструкций с уклоном до 30º

На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.

У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.

У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.

Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:

Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.

Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.

В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.

Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.

Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/R изг. Величину М вычислим по формуле g×L 2 /8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

R изг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см 2 . Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м 2 /8 = 690 кг/м

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

W = 0,690 кг/см/130 кг/см 2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 15 2 см = 7,16 см

Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.

Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39

Для стропильных систем с уклоном свыше 30º

Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.

Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.

При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.

Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.

Видео о проведении расчетов стропилин

Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:

Выполнение расчетов несущей способности и угла установки стропил – важная часть проектирования каркаса крыши. Процесс непростой, но разобраться в нем необходимо и тем, кто производит расчеты вручную, и тем, кто пользуется расчетной программой. Нужно знать, где брать табличные величины и что дают расчетные значения.