Расчёт стропильной системы своими силами

Расчет сечения стропил и других кровельных элементов

Расчет стропильной системы двухскатной крыши подразумевает учет многих кровельных элементов, друг на друга не похожих. В первую очередь пред расчетом двухскатной крыши необходимо определиться с кровельным материалом и его назначением, определиться с типом чердачных перекрытий, которые обычно бывают железобетонными или деревянными. 

Если мы покупаем стандартные стропила, то их длина может составлять 4,5 – 6 метров. В любом случае длину можно сделать короче, либо больше (читайте: «Как сделать стропильную систему своими руками»). 

При выборе сечения бруса необходимо учитывать следующие моменты:

• длину стропил;
• шаг установки конструкций;
• расчеты величины нагрузок.

Обратите внимание на таблицу. В ней имеются рекомендуемые данные при расчете кровельной системы

Таблица была рассчитана для Московской области, были учтены все атмосферные нагрузки. 

Шаг, с которым устанавливаются стропила (см)	Длина стропил (метры)
3,0	3,5	4,0	4,5	5,0	5,5	6,0
215	100х150	100х175	100х200	100х200	100х250	100х250	—
175	75х150	75х200	75х200	100х200	100х200	100х200	100х250
140	75х125	75х175	75х200	75х200	75х200	100х200	100х200
110	75х150	75х150	75х175	75х175	75х200	75х200	100х200
90	50х150	50х175	50х200	75х175	75х175	75х250	75х200
60	40х150	40х175	50х150	50х150	50х175	50х200	50х200

Другие элементы кровли могут иметь другое сечение бруса. Для каждого элемента оно индивидуально:

• мауэрлат: 100х100, 100х150, 150х150;
• прогоны: 100х100, 100х150, 100х200;
• диагональные ноги, ендовы: 100х200;
• подкосы: 100х100, 150х150;
• ригели: 100х150, 100х200;
• доски подшивочные: 25х100;
• затяжки: 50х150.

Во время проектирования необходимо также выполнять расчет на прогиб. В этом случае определяется, во-первых, нагрузка стропил, во-вторых, возможный прогиб деревянных балок (прочтите: «Расчет деревянной балки перекрытия»). 

Если мы подразумеваем деревянную стропильную ферму для мансардной крыши, то величина прогиба должны не превышать 1/250 часть от длины участка, на которую оказывается давление. 

То если, использовать стропила длиной 5 метров, то максимальный прогиб может составлять не больше 2 сантиметров. Если ее величина будет выше, то в будущем можно отчетливо наблюдать деформацию кровельной системы. 

Таким образом, можно сделать вывод, что расчет стропил для крыши не является особо трудной задачей. 

Что собой представляют наслонные стропильные ноги

Итак, наслонные стропила – это брусы или толстые доски, которые формируют скаты крыши. Нижним концом они упираются в мауэрлат, верхним в коньковый прогон. Отличительная черта наслонных стропильных ног – это их упор на конек крыши дома. В конструкции с висячими стропилами коньковый брус не используется.

В качестве стропильных ног обычно используют доски толщиной не менее 50 мм и шириной 150 мм. Если кровельная конструкция – это больших размеров сооружение со скатами значительной площади, то в качестве стропильных ног устанавливают брусы с минимальным сечением 100х100 мм.

Минимальное сечение доски для стропил – 50х150 ммИсточник doskirnd.ru

Необходимо отметить, что в каждом конкретном случае стропильную систему рассчитывают, где конечным результатом выступает сечение стропил. Для этого учитывают природные нагрузки, действующие в регионе, где возводится дом, плюс вес используемого кровельного материала. Этот же расчет определяет и шаг установки стропильных ног. Необходимо отметить, что два этих расчетных показателя зависят друг от друга. И зависимость эта прямая. То есть, чем больше сечение стропил, тем больше шаг их установки. И наоборот.

Добавим, что в расчете используют также и угол наклона скатов крыши. Этот параметр влияет на сечение и шаг монтажа стропильных ног. Чем угол наклона ската больше, тем меньше действуют на него нагрузки. Тем меньшего сечения досок можно будет использовать. С шагом монтажа надо обязательно провести дополнительный расчет.

Шаг стропил зависит от угла наклона ската крышиИсточник landshaft.guru

Разновидности стропил наслоного типа

Как таковой классификации не существует. Но необходимо понимать, что кровельная конструкция имеет определенные размеры, где в основе лежит длина стропильных ног и угол наклона крыши. Понятно, что длинные стропила подвергаются большим нагрузкам даже от собственного веса, поэтому могут изогнуться, создавая неровные плоскости скатов. Чтобы этого не происходило, под них устанавливают опорные конструкции. Их два вида:

Под каждую стропильную ногу устанавливают по одной или несколько опорных столбов. Все зависит от длины стропильного элемента.

Стропила укладывают под промежуточный прогон, который устанавливают на несколько опорных стоек

Обратите внимание на фото ниже, на нем показан как раз такой вариант. Обычно его используют в том случае, если пролет одного ската превышает 6 м.

Промежуточный прогон из бруса (доски) под стропильные ноги кровельной конструкцииИсточник yandex.uz

Если пролет меньше 6 м, то никакие подпорки под стропильные ноги не устанавливают. Правильно рассчитанные параметры брусов и досок, а это сечение и шаг установки, гарантируют надежность кровельной конструкции в целом. На нижней фотографии как раз такой вариант показан.

Стропильная система без промежуточного прогонаИсточник elita-mebel.ru

Вообще, с крышами небольшого размера все просто. Потому что компактность конструкции обеспечивает ее надежность в эксплуатации. И это своего рода экономия, потому что, чем меньше размеры, тем меньше можно использовать дополнительных элементов. В этом плане крыши больших размеров являются затратными, потому что для обеспечения надежности и устойчивости стропильной системы приходится усиливать их в парах.

Обратите внимание на фотографию ниже. На ней четко видно, что стропила между собой соединены поперечинами, которые называют затяжками

Так вот именно эти самые затяжки обеспечивают устойчивость стропил в парах, не давая им разъезжаться в разные стороны. А это может произойти, ведь любые нагрузки, действующие в разных направлениях, в сумме дают одно давление в одном направлении – в горизонтальном.

Надо также добавить, что затяжки могут быть установлены в разных местах, то есть на разном уровне. Обычно их три: у нижнего края, посередине, у конька. На фотографии показана кровельная конструкция двускатной крыши, стропила которой соединены двумя затяжками: средней и верхней.

Затяжки, используемые в конструкции двускатной крышиИсточник bonum.spb.ru

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.

Сечение

В перечисленных ситуациях мало уповать лишь на особенности конструкции как таковой. Здесь на помощь приходит такое понятие, как сечение доски или бруса (поперечные длина и ширина в разрезе). Данная величина определяется рядом характеристик, которые учитываются исходя из справочных данных. Стропильная доска или брус имеет сечение от 4х15 до 10х25 см. Если длина стропильной древесины вычисляется исходя из периметра строения, высоты крыши над чердачно-потолочным перекрытием и углами наклона скатов, то сечение – по длине стропильного элемента.

Расчётная схема крыши, учитывая пролёты между коньком крыши и стенами, позволяет прикинуть, какой толщины должен быть брус, чтобы он не прогибался и с годами не треснул под тяжестью людей, поднявшихся на крышу, ветра, осадков и веса кровли с обрешёткой и крепежом. Металлочерепица, кровельные профлисты, шифер и другое обладают своим весом на один элемент.

При покупке указывается эффективная и общая площадь листа определённого вида (или разновидности), его вес, толщина и материалы, из которых он изготовлен. Кроме покрытия под металлочерепицу, в простейших случаях используется кровля из деревянных (обрезных) досок, покрытых антисептической и негорючей пропитками и водостойким лаком (наподобие паркетного). Покрытие из металлических профлистов использует цинкование и/или окраску всего листа снаружи.

Выбираем стропильную конструкцию

Прочность крыши определяется не только материалом, из которого сделаны стропильные ноги, но и схемой их сборки. К примеру, кто-то может решить, что металлические фермы будут самым надежным решением для настила кровли, однако следует помнить, что это создаст добавочную нагрузку на стены и фундамент, которые придется усиливать. Поэтому зачастую для стропил используют пиломатериалы, среди которых можно выделить брус, доски, а также планки разного сечения для обрешетки. Реже применяется кругляк.

Древесина достаточно прочна, но очень важно соразмерять площадь кровли с длиной и сечением опорных элементов. Именно поэтому мауэрлат (опорные горизонтальные балки по верхнему краю стен вдоль всего периметра дома) выбирается с большим запасом прочности

Кроме того, все части стропильной системы рассчитываются так, чтобы они выдерживали их собственный суммарный вес вместе с кровлей и дополнительной временной нагрузкой (длительной или непродолжительной). Все это должно быть учтено непосредственно в проекте дома.

Независимо от конструкции в ней используются только определенные элементы, а именно: стропильные ноги, стойки, устанавливаемые под углом подкосы, коньковая балка. Также необходимы ригели и подбалочники, которые обеспечивают жесткость каркаса крыши. Но поскольку основополагающим фактором является площадь кровли и ее наклон, расчеты ведутся только относительно стропил: их длины, сечения и угла к горизонту, а также расстояния между ними. Известно, что лучше всего оказывает сопротивление нагрузкам треугольник, поэтому именно эта фигура образуется с помощью ригелей, устанавливаемых в качестве поперечин между стропилами двускатной кровли.

Общие сведения по результатам расчетов

• Угол наклона боковых стропил
  — Угол наклона крыши с боковой стороны строения. Для изменения угла наклона, измените высоту подъема либо ширину заложения. Система автоматически подскажет, подходит ли данный наклон для выбранного кровельного материала, соответствуя рекомендованным параметрам производителями данного материала.
• Угол наклона вальмовых стропил
  — Угол наклона крыши со стороны вальмового ската.
• Площадь поверхности крыши
  — Общая площадь кровли с учетом свесов.
• Примерный вес кровельного материала
  — Нагрузка на стропильную систему крыши от кровельного материала.
• Количество рубероида
  — Количество подкровельного материала в рулонах шириной 1 метр и длиной по 15 метров, с учетом нахлеста.
• Длина боковых стропил
  — Длина стропильной ноги с боковой стороны строения и с учетом свеса.
• Длина вальмовых стропил
  — Длина стропильной ноги со стороны вальмового ската от карниза до конька с учетом свеса.
• Длина диагональных (накосных) стропил
  — Длина так называемых ребер в количестве 4 штук.
• Рекомендуемое сечение стропил
  — Рекомендуемое сечение рассчитывается автоматически, с учетом районных снеговых нагрузок, веса кровельного материала, шага стропил и других параметров. Для изменения данного параметра, измените шаг стропил, который по умолчанию равен 1 метру.
• Количество боковых и вальмовых стропил
  — Количество всех стропил, необходимых для устройства стропильной системы. Без учета диагональных стропил в количестве 4 штук.
• Объем бруса для стропил
  — Объем материала для стропильной системы в кубометрах.
• Примерный вес стропил
  — Общая нагрузка от стропильной системы.
• Количество рядов обрешетки
  — Перед расчетом обрешетки, обязательно уточните рекомендованные параметры обрешетки у производителей выбранного кровельного материала.

Требования к конструкционным элементам стропильных систем

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

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

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

Временные же нагрузки подразделяются на две подкатегории:

• кратковременные – вес рабочих, производящих кровельные строительно-ремонтные работы, а также вес используемого ими оборудования и инструментов. Помимо этого, в разряд кратковременных нагрузок включают давление снежных масс на кровлю и ветровые нагрузки;
• особые – это редко возникающие нагрузки, вызванные форс-мажорными обстоятельствами, например, землетрясениями.

Как рассчитать снеговую нагрузку

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

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

S=Sg*µ, где

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

µ — коэффициент, позволяющий определить переход от веса снежного покрова на земле к нагрузке, создаваемой снежной массой на кровельное покрытие

Значение данного коэффициента определяется в зависимости от углов уклона скатов крыши. Так, при углах уклона, не превышающих 25 градусов, µ принимается равным 1; при углах наклона от 25 до 60 градусов значение µ составляет 0,7

В тех случаях, когда угол уклона ската крыши больше 60 градусов, нагрузка, создаваемая снежным покровом на кровлю, не принимается во внимание при расчете ввиду ее незначительности. 

Как рассчитать ветровую нагрузку

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

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

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

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

В таблице все местности разделены на две группы:

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

Виды стропильных систем

Конструктивные системы стропильной кровли могут быть трёх видов:

1. Наслонные стропила. Стропила опираются по двум сторонам. Снизу – на мауэрлат, сверху – на ригель. В качестве промежуточных опор могут использоваться стойки и подкосы. Чаще всего используются в зданиях с небольшим расстоянием между торцами или при возможности поставить стойки или стену посередине мансарды. При больших пролётах стропил (больших расстояниях между продольными стенами) могут дополнительно использоваться стойки, подкосы или затяжки. Наслонные стропила просты в расчётах. Обычно самым мощным элементом такой системы является ригель, который несёт на себе половину нагрузки от всей конструкции кровли.
2. Висячие стропила. При отсутствии возможности использования ригеля в качестве верхней опоры, разумно использовать эту стропильную систему. Висячие стропила опираются только на мауэрлат, а в верхней точке соединяются между собой с помощью накладки. Эта стропильная система работает под нагрузкой как ферма. Наибольшее давление приходится на наружные стены. Возникает горизонтальная сила – распор, которая может привести к смещению стен. В конструкции висячих стропил распорное усилие воспринимает затяжка, которая стягивает стропильные ноги и не даёт им разъезжаться.Висячие стропила классифицируются в зависимости от месторасположения затяжки:1) Треугольная трёхшарнирная арка. Затяжка и стропила образуют треугольник. Затяжка располагается в уровне перекрытия;2) Треугольная трёхшарнирная арка с подвесом. При большом пролёте стропил затяжка может не пройти по требованиям прогиба. Чтобы предотвратить её провисание, затяжку подвешивают к коньку. Но при такой системе, так же, как и при системе наслонных стропил, посередине мансарды образуется ряд стоек;3) Треугольная трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой. Затяжка располагается чаще всего в уровне потолка мансардного помещения. Такая схема менее выгодна с точки зрения работы конструкции. Чем выше расположена затяжка, тем больший распор она воспринимает. Висячие стропила должны рассматриваться как треугольная ферма, что усложняет расчёт.
3. Комбинированные стропила. К комбинированной системе можно отнести распорные наслонные стропила. Они нуждаются как в установке ригеля, так и в затяжке. В отличие от предыдущих вариантов, в которых стропила к мауэрлату крепятся шарнирно, здесь стропильная нога крепится жёстко, поэтому в системе возникает распор. Для такой системы мауэрлат должен быть надёжно прикреплен к стене, а сама стена быть прочной и толстой. Отличным вариантом стане выполнение по периметру железобетонного пояса.

Расчет параметров стропил

Отталкиваться в данном случае нужно от шага, который выбирается с учетом конструкции крыши индивидуально. На этот параметр влияет выбранный кровельный материал и общий вес крыши.

Варьировать такой показатель может от 60 до 100 см.

Чтобы вычислить количество стропил необходимо:

• Узнать длину ската;
• Разделить на выбранный параметр шага;
• К результату прибавить 1;
• Для второго ската, показатель умножить на два.

Следующий параметр для определения — это длина стропил. Для этого нужно вспомнить теорему Пифагора, по ней проводится данный расчет. Для формулы необходимы такие данные:

• Высота крыши. Эту величину выбирает каждый индивидуально в зависимости от необходимости обустраивать жилое помещение под крышей. Например, такая величина будет равняться 2 м.
• Следующая величина – это половина от ширины дома, в данном случае – 3м.
• Величина, которую необходимо узнать – это гипотенуза треугольника. Высчитав этот параметр, отталкиваясь от данных для примера, получается 3, 6 м.

Важно: к полученному результату длины стропил, следует прибавить 50-70 см с расчетом на запил. Кроме того, следует определить какой ширины выбирать стропила для монтажа

Кроме того, следует определить какой ширины выбирать стропила для монтажа.

Стропила можно изготовить своими руками, как это сделать, вы можете прочитать здесь.

Для такого параметра нужно учитывать:

• Нагрузку крыши;
• Тип древесины, выбранной для конструкции;
• Длину стропила;
• Расстояние шага расположения стропил.

Расчет параметров стропил

Расчет стропил

После того, как нагрузка определена, можно переходить к такому пункту, как расчет стропильной системы. Необходимо определить нагрузку на каждую стропильную ногу, чтобы понять, какое сечение должно быть у стропил, их прочность и сколько потребуется леса для стропил в каждом конкретном случае. Формула для расчета нагрузки на каждую стропильную ногу выглядит следующим образом:

Qr=A·Q,где Qr – искомая величина, измеряемая в кг/м, А – шаг стропил, измеряемый в метрах и Q – это общая нагрузка, действующая на 1 кв.м кровли, измеряется в кг/кв.м (именно данная величина была найдена в расчетах, производимых ранее). Посчитать нагрузку также можно в автоматизированном режиме, с помощью программ. Различные приложения позволяют сделать расчет сечения стропил, их количество, высоту и многие другие параметры

Важно! Производя расчет стропильной системы, всегда следует округлять параметры в большую сторону, так как это позволяет увеличить прочность кровельной конструкции

Сделать необходимые расчеты самостоятельно совсем не сложно. Конечно, если знаний в данном вопросе недостаточно, то всегда можно обратиться к специалистам. Однако, огромное разнообразие автоматизированных программ, может помочь справиться с расчетом стропильной системы без особых хлопот

Важно помнить, что от правильности производимых подсчетов зависит не только прочность и надежность крыши, но и безопасность жильцов дома

Видео по теме:

Определение угла наклона

Учитывая изложенные выше факторы – снеговую и ветровую нагрузку, выбранный тип материала – и зная примерную конструкцию здания, можно определить угол крыши. Более детально правила расчета изложены в статье. Далее на основании этой информации рассчитывается сборная нагрузка (от собственного веса и внешних нагрузок) на стропильную конструкцию. По результатам расчета определяется шаг стропил и их сечение.

Пример расчета нагрузки на стропила

Строительство планируется в Иркутске, дом с высотой 5,6 м будет располагаться в низине, явно выраженных преобладающих ветров нет. Данный район относится к снеговому району 2 и ветровому 3. Соответственно, снеговая нагрузка составляет 120 кг/м.кв., а ветровая 30 кг/м.кв. Суммарная нагрузка 150 кг/м.кв.

Материал кровли – металлочерепица с весом 4 кг/м.кв. Для нее допустим уклон от 12 градусов, но большинство производителей рекомендует для односкатной крыши 20…30 градусов. Если принять 20 градусов, необходимо обеспечить качественную гидроизоляцию, что добавляет к весу квадратного метра покрытия 2…5,5 кг/м.кв. Поскольку верхняя часть дома планируется как жилая, необходимо также утепление. В качестве термоизоляции принимаем базальтовую вату плюс подшивку изнутри гипсокартоном. Примерный вес квадратного метра такого утепления – около 4,5…5 кг.

Необходимо также принять во внимание вес деревянной обрешетки под металлочерепицу, это еще не менее 10…12 кг, и вес самих стропил. Таким образом, суммарная нагрузка на квадратный вес крыши от собственной массы и внешних нагрузок составит (без учета веса стропил, поскольку пока неизвестно их сечение и шаг): 4+5+5+12+150=176 кг/м.кв

Таким образом, суммарная нагрузка на квадратный вес крыши от собственной массы и внешних нагрузок составит (без учета веса стропил, поскольку пока неизвестно их сечение и шаг): 4+5+5+12+150=176 кг/м.кв.

Определение шага стропил и их сечения

Для вычисления этих данных есть расчетные формулы. Однако при отсутствии инженерного образования и желания высчитывать коэффициенты можно использовать табличные значения.

Для выяснения высоты балки (стропила) можно опираться на известный уже угол наклона и расчетную длину, которая определяется по тригонометрическим формулам.

Разница между высотой одной и второй опорных стен крыши для пролета, например, 4 м и угла наклона 20 градусов составит:

L_bc=L_cd×tgA=6×0,364=2,18 м

Длина стропильной ноги (стропила):

L_c=L_bc÷sinA=2,18÷sin20=6,4

С учетом вылета в обе стороны не менее 500 мм (обязательный свес крыши) принимаем длину стропила 7,4 м.

Для двухопорных стропил принята таблица

Пролеты свыше 6 м принято опирать на три точки – две несущие стены и шпренгельную ферму, например, или с опорой на лежень. Пролеты 4,5 м применимы в мансардах, террасах, банях, верандах, а также различных пристройках. В жилых постройках, как правило, расстояние между опорами равно или превышает 6 м.

Соответственно с учетом длины стропила выбирается сечение балки и шаг между ними.

Следует учитывать: под длиной стропила в данном случае понимается расстояние между точками опоры!

То есть в приведенном примере – длина всей стропильной ноги 7,5 м и пролет 6 м допустимо использование опирания на несущие стены (через мауэрлат) и подстропильную ногу. Тогда сечение при шаге 140 см следует принимать 100х200 мм, а при шаге 90см допустимы 75х200 мм. Желательно все же увеличивать сечение балки на 10…15% для получения необходимого запаса прочности.

Проверить нагрузочную способность крыши, правильность выбранного угла с выбранными параметрами можно в одном из онлайн-калькуляторов. Там же можно получить данные о том, сколько материалов потребуется для строительства такой крыши.

Как видно из приведенного скриншота с упрощенным чертежом здания, пункты «Расчет стропил», «Расчет обрешетки», «Снеговая нагрузка» раскрывающиеся, в них необходимо подставить выбранные данные.

Результат расчета показан ниже.

Как видно из результата, предлагается при данной нагрузке, кровельном материале, размерах и шаге стропил выбрать сечение балок равным не 75х200 мм, как предлагается в нормативах, а 70х230 мм. Однако это минимальное значение, к тому же такое сечение не является стандартным. Поэтому – с учетом запаса на прочность – лучше отдать предпочтение сечению 100х200 мм.

Важно: помимо обычных стропил (балок) можно использовать треугольные фермы. Это значительно увеличит нагрузочную способность конструкции, но подобные элементы требуют профессионального расчета.

Виды кровельных покрытий

При определении используемого материала для определенного вида кровли, учитывается угол наклона поверхностей.

Черепица

Наиболее распространенный материал при устройстве кровли подобного типа. Черепица бывает цементной, керамической, мягкой битумной, металлической.

Шифер

Применим ко всем видам вальмовых кровель. На выбор вида материала влияет тип чердачного помещения. Если планируется создание мансарды, от металлического шифера (профилированных листов) лучше отказаться. Оптимальным для жилых помещений является еврошифер, состоящий из стеклоткани и битумной пропитки. Минусом его считается только высокая стоимость.

Пример расчетов четырехскатной крыши в видео:

Строительство дома является сложным и кропотливым процессом

Особое внимание следует уделять проведению расчетов, перепроверяя каждый результат. Онлайн калькулятор поможет выполнить необходимые вычисления, но всегда надо помнить, что такие онлайн-сервисы – это скорее помощники по предварительной оценке стоимости и количества материалов

Использовать для работы полученные таким путем данные не станет ни один уважающий себя специалист.

ТОП-10 лучших материалов для шумоизоляции пола

Что влияет на угол наклона стропил

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

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

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

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

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

Угол наклона ската любой крыши во многом зависит от особенностей климата

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

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

Как рассчитать схему пирога кровли

Расчет нагрузки на стропила сделать не так уж трудно. Для этого можно составить простую схему, в которой нужно обозначить все элементы кровельной системы. Обычно в нее входят кровельный материал, обрешетка, контробрешетка, гидробарьер, утеплитель, паробарьер и, например, гипсокартон в качестве отделочного материала. 

Все вышеперечисленные элементы дают определенную нагрузку кровельной системе. Стропила вообще должны выдерживать такую нагрузку в течение долгих лет. 

Сделать расчет нагрузки на кровлю несложно. В этом случае подсчитывается масса одного квадратного метра из каждого слоя пирога крыши. После масса каждого слоя суммируется, результат умножается на 1,1, то есть, поправочный коэффициент. 

В качестве примера произведем расчет на сегодняшний день самой недорогой, надежной и практичной крыши – покрытую ондулином. 

1. Ондулин: 3 кг на 1 кв.м;
2. Гидроизоляция из полимерно-битумного материала: 5 кг;
3. Утеплитель из минеральной ваты: 10 кг;
4. Обрешетка с досками в 2,5 см: 15 кг.

Полученные данные суммируются: 3+5+10+15=33 килограмма. Теперь результат умножаем на поправочный коэффициент 1,1 и получаем 34,1 килограмм. Этот показатель и будет массой пирога крыши. 

Стоит отметить, что в этом примере с таким кровельным материалом, как ондулин, редко бывают показатели больше 50 килограммов на 1 квадратный метр. То есть, нагрузка по всем расчетам может составлять 55 кг на 1 кв.м.

Как рассчитать ветровую нагрузку

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

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

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

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

В таблице все местности разделены на две группы:

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

См. также

Заключение

Рассчитать двускатную кровлю с необходимым количеством материалов и конструкцией самостоятельно невозможно. Используя онлайн-калькуляторы можно примерно узнать все необходимые параметры. Однако точные данные смогут предоставить только специалисты. Работа с мастером позволит добиться лучшего результата, безопасной кровли, которая прослужит много лет. Лучше заранее договориться с мастером и вместе провести все расчеты, указать те параметры, которые вы хотите и озвучить свое виденье будущей кровли. Немаловажными будут советы специалиста, который предложит самый оптимальный и выгодный вариант.