Стропила расчет и виды крыш

Стропила крыши.

Одной из неотъемлемых частей крыши являются стропила. Вся стропильная конструкция служит основой скатной крыши. Балки перекрытия и стропила должны выдерживать массу кровельного покрытия и легко выдерживать снеговую и ветровую нагрузку.

В основном большинство элементов стропильной системы изготавливаются из дерева, влажность которых составляет до 20 процентов.

Эта статья поможет правильно произвести расчет для системы стропила и пояснит все тонкости монтажных работ.

Расчет стропильной системы.

Стропила по сути своей являются несущей конструкцией крыши скатного типа. Они выполнены из стропильных ног, расположенных под определенным уклоном, а также вертикальных и наклонных подкосов.

Нагрузки на стропильную систему могут быть постоянными и временными. К первым относят всю массу кровельной конструкции. Ко вторым относят такие явления, как выход на крышу людей, ветровая и снежная нагрузки или сейсмические воздействия.

Показатели нагрузки на кровельную систему необходимо рассчитывать следующим образом:

— показатели снежной нагрузки определяются умножением расчетного веса снежной поверхности на один метр квадратный горизонтальной поверхности и коэффициента перехода снежного покрова на снеговую нагрузку на крышу.

— средний показатель ветровой нагрузки определяется умножением показателя ветровой нагрузки, который характерен для определенной местности и коэффициента, который учитывает изменение ветра по высоте.

Виды стропильных конструкций скатной крыши.

По своему типу стропила можно разделить на наслонные и висячие. Главной фигурой в стропильной конструкции является треугольник, поскольку именно такая форма обеспечивает наибольшую жесткость.

Особенности наслонных стропил:

— концы такой разновидности стропил опираются на стену здания, их середину при этом поддерживают дополнительные промежуточные опоры,

— наслонные стропила монтируются в зданиях, где имеется несущая средняя стена или промежуточные опоры,

— промежуток между опорами не должен превышать 6,5 метров. Если возвести дополнительные опоры, то расстояние может увеличиваться до 12-15 метров,

— если здание построено из цилиндрического бревна, стропила опираются на верхние венцы, а в каркасных домах применяют верхнюю обвязку. В том случае, когда сооружение построено из кирпича или блоков, опорой для стропил служит мауэрлат,

— при одинаковых размерах дома, крыша с использованием наслонных стропил будет легче.

Особенности висячих стропильных конструкций:

-их концы опираются только на стены дома или мауэрлат, при этом не используются промежуточные опоры,

-этот вид стропильной конструкции используют в зданиях, которые имеют легкие стены,

-при установке этого типа, стропильные ноги функционируют на изгиб и сжатие, а в целом вся конструкция создает распирающую горизонтальную нагрузку на стены сооружения,

-чтобы эта нагрузка была меньше, применяют деревянную или металлическую затяжку, которая соединяет между собой стропильные ноги. Ее устанавливают у основания стропильных ног и выше. Следует учитывать, что чем выше она располагается, тем прочнее и надежнее ее соединение со стропильной конструкцией,

-если длина пролета превышает 8 метров, устанавливают стойку с подкосами.

Основное преимущество висячих стропил — это способность перекрытия пролетов больших размеров.

Если вы устраиваете стропильную конструкцию над несколькими пролетами, то можно применять по очередности висячие и наслонные стропила. Например, где нет промежуточных опор-висячие, а где таковые имеются- наслонные.

Все составляющие стропильной конструкции должны упираться не на стены здания, а на опорные бруски, которые называются мауэрлатами.

В деревянных зданиях, возводимых из бруса или бревна, в виде его выступает верхний венец дома.

В кирпичных сооружениях-это брусок, который устанавливается заподлицо к внутренней поверхности стены. Между кирпичом и маэрлатом в обязательном порядке прокладывают гидроизоляционный слой.

Мауэрлат устанавливают по всей длине здания или подкладывают лишь под стропила.

Установка стропильной конструкции.

В зависимости от конструкции кровли, установка стропил происходит по разным технологиям. Стропильная конструкция крепится гвоздями, шурупами, болтами, хомутами и скобами.

Те части стропил, которые непосредственно соприкасаются с кирпичом или блоком, обязательно защищают от процессов гниения, прокладывая рулонные материалы, в основе которых имеется битум. Кроме этого, все составляющие деревянной стропильной конструкции пропитывают специальным огнеупорным и биозащитным составом.

Мауэрлат крепится к стенам с помощью анкеров. Ноги стропил опирают на мауэрлат и притягивают скрученной проволокой, чей диаметр составляет 6 миллиметров.

Если вы возводите стропила для кровли самостоятельно, то вначале устанавливаются крайние стропильные пары, а затем при помощи шнура проверяют их грани на параллельность.

Далее следует натянуть шнур по коньку крыши и установить по нему промежуточные стропильные пары и тщательно их выровнять.

Если стропила попадают на место дымохода, окна или системы вентиляции, то разрешается вырезать из него необходимого отрезка.

Главное при этом, чтобы расстояние между дымоходом и стропилом было не менее 13 сантиметров.

Стропила являются одним из наиболее важных элементов конструкции скатной крыши, поэтому следует тщательно и серьезно производить их расчет и монтаж.

Как говорилось выше, стропильные конструкции чаще всего изготавливаются из дерева, поэтому во избежание неприятных нюансов, все элементы следует тщательно обработать специальным составом, обладающим защитными свойствами. Поскольку стропила являются неотъемлемой и одной из основных составляющих скатной крыши, следует учитывать все нагрузки, которые будут на них оказываться. Это и сам вес кровельного покрытия, и снежные завалы, и порывы ветра, и возможные сейсмические воздействия. Безусловно, устанавливать их нужно надежно и прочно, но также следует учитывать некоторые особенности определенного региона и при необходимости устанавливать дополнительные укрепительные конструкции.

Расчет следует производить по строго отведенным правилам и нормам, а лучше доверить его профессионалам, которые сделают его, учитывая все особенности строения и местности.

Монтаж стропил можно произвести самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов. Главное, чтобы расчет был точный.

Между собой все элементы стропильной конструкции соединяются металлическими креплениями, в отверстия которых вкручиваются шурупы или забиваются гвозди.

Не стоит забывать, что от правильной установки стропил зависит надежность и долговечность вашей крыши, поскольку основная нагрузка направляется именно на них. Во избежание чрезвычайных происшествий или обвала крыши, следует производить монтаж стропильной системы строго по правилам. Не стоит забывать и о защитных составах, которыми должны обработаться все элементы.

Стропила расчет и виды крыш

Заявка успешно отправлена.

В ближайшее время с Вами свяжется менеджер.

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.

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.

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.

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 распределения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q н — нормальная нагрузка

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);

· S — нормативная снеговая нагрузка;

· 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_еи 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°

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

Расчет стропильной системы двухскатной крыши в деталях

Сегодня, как известно, строительный рынок недостатка во всевозможных материалах и технологиях строительства не испытывает. Однако, в первую очередь качественным показателем двухскатной крыши считают точный расчет стропильной системы, включая проектные нагрузки и другие показатели и характеристики.

Крыша призвана защищать дом и распределять суммарные нагрузки на строение посредством своей стропильной системы, вот почему последнюю проектируют, принимая во внимание все возможные факторы, которые могут отразиться на прочности.

Основными элементами двухскатной крыши являются стропила (стропильные ноги) и мауэрлаты. Нагрузка по стропилам и стенам распределяется через подкосы, стойки, ригели. Все они в совокупности создают жесткую, долговечную, но вместе с тем легкую и простую для установки конструкцию. Сверху на стропила укладывают сплошную или разреженную обрешетку, которая служит основой для крепления материала кровли. Таким образом, схема двухскатной крыши состоит из обрешетки закрепленной к несущим балкам и закрепленного к ним самого кровельного материала.

Виды: наслонные и висячие ↑

В зависимости от использованной технологии, которая позволяет распределить и снизить давление на конструкцию здания, различают два вида: наслонную и висячую.

Выбор конкретного варианта определяет конфигурация кровли, размещение опор внутри стропил, длина пролета, климатические особенности региона, тип кровельного покрытия. Но в любом случае главный элемент – это стропильные ноги.

Наслонный вариант ↑

Наслонные стропила предназначены для перекрытия крыш с пролетом до 7 м. Они опираются краями и средней частью либо на венец сруба, либо на верхний ряд кладки стен. При необходимости перекрытия больших пролетов прибегают к промежуточным опорам. При наличии одной опоры пролет можно увеличить до 12 м, а двух – до 15,5 м. Между коньком и фермами необходимо установить с подкосами.

Висячий ↑

В отличие от наслонных, у висячих стропил промежуточные опоры отсутствуют. Этот вид больше подходит для более легких конструкций зданий. Висячие стропила можно с легкостью использовать для длинных пролетов. Достаточную жесткость обеспечивают установленные в подкосы, ригели, прогоны и стойки. Эти дополнительные элементы также предотвращают смещение.

Для пролетов до 8 м достаточно установки затяжек и ригелей в верхней части. При большей величине пролета для поддержки затяжек между фермами дополнительно используют балки с подкосами.

Расчет параметров: основные этапы ↑

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Постоянные и временные нагрузки: их расчет и рекомендации ↑

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

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

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

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

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

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

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

Правильный расчет стропильной системы крыши

Хотите произвести расчет стропильной системы быстро, без изучения теории и с достоверными итогами? Воспользуйтесь онлайн калькулятором на сайте!

Вы можете себе представить человека без костей? Точно так же скатная крыша без стропильной системы больше похожа на строение из сказки про трех поросят, которую запросто сметет природной стихией. Крепкая и надежная система стропил – залог долговечности конструкции крыши. Чтобы качественно сконструировать систему стропил, необходимо учесть и спрогнозировать основные факторы, влияющие на прочность конструкции.

Принять во внимание все изгибы крыши, поправочные коэффициенты на неравномерное распределение снега по поверхности, снос снега ветром, уклон скатов, все аэродинамические коэффициенты, силы воздействия на конструктивные элементы крыши и так далее — рассчитать все это максимально приближенно к реальной ситуации, а также учесть все нагрузки и искусно собрать их сочетания – задача не из легких.

Если хотите разобраться досконально – список полезной литературы приведен в конце статьи. Конечно, курс сопромата для полного понимания принципов и безукоризненного расчета стропильной системы в одну статью не уместить, поэтому приведем основные моменты для упрощенной версии расчета.

Классификация нагрузок

Нагрузки на стропильную систему классифицируются на:

1) Основные:

• постоянные нагрузки: вес самих стропильных конструкций и крыши,
• длительные нагрузки – снеговые и температурные нагрузки с пониженным расчетным значением (используются при необходимости учета влияния длительности нагрузок, при проверке на выносливость),
• переменное кратковременное влияние — снеговое и температурное воздействие по полному расчетному значению.

2) Дополнительные – ветровое давление, вес строителей, гололедные нагрузки.

3) Форс-мажорные – взрывы, сейсмоактивность, пожар, аварии.

Для осуществления расчета стропильной системы принято рассчитывать предельные нагрузки, чтобы затем, исходя из подсчитанных величин, определить параметры элементов стропильной системы, способных выстоять против этих нагрузок.

Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям:

a) Предел, при котором происходит разрушение конструкции. Максимально возможные нагрузки на прочность конструкции стропил должны быть меньше предельно допустимых.

b) Предельное состояние, при котором возникают прогибы и деформация. Возникающий прогиб системы при нагрузке должен быть менее предельно возможного.

Для более простого расчета применяется только первый способ.

Расчет снеговых нагрузок на крышу

Для подсчета снеговой нагрузки используют такую формулу: Ms = Q x Ks x Kc

где Ms — снеговая нагрузка,

Q — вес снегового покрова, покрывающий 1м2 плоской горизонтальной поверхности крыши. Зависит от территории и определяется по карте на рисунке № X для второго предельного состояния – расчет на прогиб (при расположении дома на стыке двух зон, выбирается снеговая нагрузка с большим значением).

Для прочностного расчета по первому типу величина нагрузки выбирается соответсвенно району проживания по карте (первая цифра в указанной дроби — числитель), либо берется из таблицы №1:

Первое значение в таблице измеряется в кПа, в скобках нужная переведенная величина в кг/м2.

Ks — поправочный коэффициент на угол наклона кровли.

• Для крыш с крутыми склонами с углом более 60 градусов снеговые нагрузки не учитываются, Ks=0 (снег не скапливается на круто скатных крышах).
• Для крыш с углом от 25 до 60, коэффициент берется 0,7.
• Для остальных он равен 1.

Угол наклона крыши можно определить онлайн калькулятором крыши соответствующего типа.

Kc – коэффициент ветрового сноса снега с крыш. При условии пологой крыши с углом ската 7-12 градусов в районах на карте со скоростью ветра 4 м/с, Kc принимается = 0.85. На карте отображено районирование по скорости ветра.

Коэффициент сноса Kc не учитывается в районах с январской температурой теплее -5 градусов, так как на крыше образуется ледяная корка, и сдува снега не происходит. Не учитывается коэффициент и в случае закрытия здания от ветра более высокой соседней постройкой.

Снег ложится неравномерно. Зачастую с подветренной стороны формируется так называемый снеговой мешок, особенно в местах стыков, изломов (ендова). Следовательно, если вы хотите прочную крышу, делайте шаг стропил минимальным в этом месте, также внимательно относитесь к рекомендациям производителей кровельного материала – снег может обломить свес, если он неправильных размеров.

Напоминаем, что расчет, приведенный выше, предложен вашему вниманию в упрощенной форме. Для более надежного расчета советуем умножить результат на коэффициент надежности по нагрузке (для снеговой нагрузки = 1,4).

Расчет ветровых нагрузок на стропильную систему

С давлением снега разобрались, теперь перейдем к расчетам ветрового влияния.

В независимости от угла ската, ветер сильно воздействует на крышу: крутоскатную кровлю старается сбросить, более плоскую кровлю – поднять с подветренной стороны.

Для расчета нагрузки ветра во внимание принимают его горизонтальное направление, при этом он дует двунаправленно: на фасад и на крышной скат. В первом случае поток разбивается на несколько – часть уходит вниз к фундаменту, часть потока по касательной снизу вертикально давит на свес крыши, пытаясь ее поднять.

Во втором случае, воздействуя на скаты крыши, ветер давит перпендикулярно скату, вдавливая его; также образуется завихрение по касательной с наветренной стороны, огибая конек и превращаясь в подъемную силу уже с подветренной стороны, в связи с разницей в давлении ветра с обеих сторон.

Для подсчета усредненной ветровой нагрузки используют формулу

Mv = Wo x Kv x Kc x коэффициент прочности,

где Wo – нагрузка ветровая давления, определяемая по карте