Методика расчета стропильной системы. Расчет кровельных материалов для двухскатной крыши. Расчет стропильной системы двухскатной крыши — онлайн калькулятор

Простой онлайн калькулятор точно рассчитает длину стропил, длину свеса стропил, угол среза стропил. Начните расчет стропил прямо сейчас!

Стропильная система своими руками

Данный калькулятор незаменим для тех, кто решил сделать стропила своими руками . Умный онлайн калькулятор произведет точный расчет длины до свеса стропил, длину свеса, угол среза и расстояние от грани стропила до начала запила. Онлайн калькулятор подходит для расчета стропил двускатной крыши и 1-скатной крыши.

Допустимый диапазон угла наклона крыши от 20° до 60°, чем меньше угол, тем меньше понадобиться пиломатериалов для фермы, но чем больше угол, тем просторнее будет под крышей второго этажа дома. Если выбрать угол в 30°, то для ширины здания в 10 м возвышение конька над верхним перекрытием будет равно 2.5 м. Длина стропильных ног составит 7 метров, из них 6,2 над домом, а остальное вылет за крышу. Минимальный размер вылета принято брать в 50 см для безопасности от непогоды. Стропила длиной в 7 метров считаются максимально допустимыми для наклонного исполнения к коньку кровли, если длина стропил более 7 метров потребуется дополнительное усиление двухскатной кровли в виде балок. При расчет стропил на двухскатную крышу шаг между отдельными лагами составляет 80-130 см . Точный размер шага зависит от веса кровли, от количества осадков и ветровой нагрузки в вашем регионе строительства. Все стропильные заготовки необходимо обработать антисептическим и противопожарными составами.

Двускатная крыша давно стала классикой зодчества. В перечень её достоинств входит простота монтажа, низкая стоимость обслуживания и практичность по части естественного удаления дождевой воды и снега. Чтобы в полной мере ощутить эти преимущества, необходимо грамотно продумать проект крыши и просчитать размеры. Только так можно сделать конструкцию долговечной и сохранить привлекательный внешний вид на долгие годы.

Основные параметры двускатной крыши

Подбор оптимального размера крыши - это сложный процесс поиска компромисса между желаемым обликом здания и требованиями его безопасности. В правильно спроектированной кровле все пропорции близки к идеальным. К основным параметрам двускатной крыши относят угол наклона, высоту конька, ширину крыши и её свесов.

Уклон крыши - это величина, определяющая положение ската относительно линии горизонта. Выбор этого показателя осуществляется на этапе проектирования конструкции. Традиционно оба ската двускатной кровли выполняются с одинаковыми углами наклона, но встречаются и несимметричные разновидности.

Чаще всего встречаются крыши с уклоном от 20° до 45°

Единицей измерения уклона служат градусы. Для крыш принят диапазон 1 0 -45 0 . Чем больше цифра, тем остроугольнее строение, и наоборот, при уменьшении градуса крыша становится покатой.
В зависимости от уклона выделяют несколько видов крыш:

• плоская (менее 5°), достоинства которой - небольшой расход материалов и лёгкость ухода, а недостатки - обязательное наличие хорошей системы гидроизоляции и мер по предотвращению накапливания снега;
• пологая (до 30°), позволяющая использовать в качестве кровельного покрытия все существующие материалы, но более дорогая по стоимости, чем плоская;
• крутая (более 30°), способная к самоочищению, но не обладающая стойкостью к ветровой нагрузке.

Инструментом для замера угла ската служит уклономер. Современные модели снабжены электронным табло и пузырьковым уровнем. Когда устройство ориентировано горизонтально, на шкале высвечивается «0».

Производители предлагают приобрести уклономеры с лазерными датчиками, позволяющими производить замеры на удалении от объекта

Фотогалерея: крыши с различными значениями уклона

Нагрузка на кровлю с уклоном 45° градусов в 5 раз выше, чем на кровлю с углом 11°
Крутые скаты в силу большого укла уклона хорошо отводят осадки
Разноуклонная крыша возводится при необходимости связать стены разной высоты или соседнюю пристройку с домом
Минимальный угол ската, рекомендованный строителями, 14°

В ряде нормативных документов, например, СНиП II-26–76 «Кровли», уклон указывается в процентах. Строгих рекомендаций по единому обозначению параметра не существует. Но значение в процентах сильно рознится с вариантом в градусах. Так, 1 0 равняется 1,7%, а 30 0 приравниваются к 57,7%. Для безошибочного и быстрого перевода одних единиц измерения в другие созданы специальные таблицы.

Таблица: соотношение между единицами измерения уклона

Высота конька

Другим важным параметром крыши является высота конька. Конёк - это верхняя точка стропильной системы, расположенная в месте пересечения плоскостей скатов. Он служит опорой для стропил, придавая крыше необходимую жёсткость, и позволяет равномерно распределить нагрузку на всю конструкцию. Конструктивно представляет собой горизонтальное ребро, выполненное из деревянной балки. Если представить двускатную крышу в виде треугольника, то высота конька - это расстояние от основания до вершины фигуры.

По правилам геометрии, высота конька равняется длине катета прямоугольного треугольника

Общая ширина крыши и ширина свесов

Общая ширина крыши определяется шириной её коробки (размером стропильной системы) и шириной карнизных свесов.

Свес - это выступающая за стены часть крыши. Ширина свеса - это расстояние от места пересечения несущей стены с кровлей до низа кровельного полотна. Несмотря на скромные габариты и небольшой удельный процент в общей площади, свес играет ключевую роль при эксплуатации дома. Карниз защищает наружные стены от попадания на них атмосферных осадков, сохраняя их покрытие в первозданном виде. Он создаёт тень в придомовой территории в летний зной и укрывает людей во время снегопада. Кроме того, свес облегчает отвод дождевых вод с крыши.

Необходимый размер карнизного свеса В получают путём удлинения или наращивания стропильных ног

Существует 2 разновидности свесов, отличающихся местом нахождения и шириной:

• фронтонный - небольшой по ширине участок кровельного ската, расположенный со стороны фронтона;
• карнизный - более широкий свес, который находится вдоль крыши.

Для защиты нижней поверхности свес обшивают обрезной доской, сайдингом или софитами

Фотогалерея: крыши с различной шириной свесов

Оптимальная ширина карниза находится в пределах 50–60 см
Край крыши заканчивается у верхней линии фронтона или стены
Дома, построенные в средиземноморском стиле, имеют узкие свесы и небольшой угол уклона
Широкий карниз придает монументальность всей постройке

Факторы, влияющие на параметры крыши

Первым этапом строительства крыши является проработка и составление техплана. В нём необходимо учесть все нюансы, которые повлияют на срок эксплуатации крыши. Параметры конструкции определяются при рассмотрении группы факторов: климатических особенностей региона, наличия чердака и вида кровельного материала .

В зависимости от местности, в которой находится постройка, на неё могут оказывать влияние различные природные силы и нагрузки. Среди них - ветровое, снеговое давление и воздействие воды. Определить их значение можно, обратившись в специальную строительную организацию, выполняющую подобные изыскания. Для тех, кто не ищет простых путей, есть вариант самостоятельно определить параметры.

Ветровая нагрузка

Ветер создаёт значительное давление на стены и крышу здания. Поток воздуха, встречающий на своем пути препятствие, разделяется, устремляясь в противоположных направлениях: к фундаменту и свесу кровли. Чрезмерное давление на свес может стать причиной срыва кровли. Чтобы уберечь постройку от разрушения, оценивают аэродинамический коэффициент, зависящий от угла наклона ската.
Чем круче скат и выше конёк, тем сильнее ветровая нагрузка, приходящаяся на 1м 2 поверхности. В этом случае ветер стремится опрокинуть крышу. На пологие крыши ураганный ветер воздействует иначе - подъёмная сила приподнимает и уносит венец дома. Поэтому для областей со слабой или умеренной силой ветра можно проектировать крыши с любой высотой конька и углом наклона. А для мест с сильными порывами ветра рекомендуются низкоскатные виды от 15 до 25°.

Кроме горизонтального воздействия, ветер оказывает давление в вертикальной плоскости, придавливая кровельный материал к обрешётке

Расчёт ветровой нагрузки на двускатную крышу

Расчётная ветровая нагрузка есть произведение двух составляющих: нормативного значения параметра (W) и коэффициента (k), учитывающего изменение давления в зависимости от высоты (z). Нормативное значение определяют при помощи карты ветровой нагрузки.

Территория страны поделена на 8 зон с разными номинальными значениями ветровой нагрузки

Коэффициент высоты вычисляется по таблице ниже исходя из соответствующего вида местности:

1. А - прибрежные участки водоёмов (морей, озёр), пустыни, степи и тундра.
2. B - городская зона с препятствиями и застройками высотой 10–25 м.
3. С - городская зона с сооружениями от 25 м в высоту.

Таблица: коэффициент для расчёта ветровой нагрузки

Рассмотрим пример. Необходимо определить расчётную ветровую нагрузку и сделать вывод о приемлемом уклоне крыши. Исходные данные: регион - город Москва с видом местности В, высота дома 20 м. Находим на карте Москву - зона 1 с нагрузкой 32 кг/м 2 . Методом совмещения строк и столбцов таблицы получаем, что для высоты 20 м и вида местности В искомый коэффициент равняется 0,85. Перемножив два числа, определяем, что ветровая нагрузка составит 27,2 кг/м 2 . Так как полученное значение не является большим, то возможно применение уклона в 35–45°, в противном случае нужно принимать угол ската 15–25°.

Снеговая нагрузка

Снежные массы, накапливающиеся на крыше, оказывают определённое давление на кровлю. Чем больше сугробы, тем больше нагрузка. Но опасно не только давление снега, но и его подтаивание при повышении температуры. Средний вес только что выпавшего снега в расчёте на 1 м 3 достигает 100 кг, а в сыром виде эта цифра увеличивается троекратно. Всё это может стать причиной деформации кровли, нарушения её герметичности, а в некоторых случаях привести к обрушению конструкции.

Чем больше угол уклона ската, тем легче снеговые отложения удаляются с крыши. В районах с обильными снегопадами следует принять максимальную крутизну скатов 60º. Но и сооружение крыши с уклоном 45º способствует естественному отводу снега.

Под действием тепла, идущего снизу, снег тает, увеличивая риск образования протечек

Расчёт снеговой нагрузки на двускатную крышу

Значение снеговой нагрузки получают умножением средней нагрузки (S), характерной для определённого типа местности, и поправочного коэффициента (m). Среднее значение S находят по карте снеговой нагрузки России.

Территория России включает 8 снеговых районов

Поправочный коэффициент m варьируется в зависимости от уклона крыши:

• при угле кровли до 25 0 m равняется 1;
• среднее значение m для диапазона 25 0 –60 0 равняется 0,7;
• для крутоуклонных крыш с углом более 60 0 коэффициент m в расчётах не участвует.

Рассмотрим пример. Необходимо определить снеговую нагрузку для дома с углом ската 35 0 , размещённого в Москве. По карте находим, что требуемый город расположен в зоне 3 со снеговой нагрузкой 180 кг/м 2 . Коэффициент m принимается равным 0,7. Следовательно, искомая величина 127 кг/м 2 получится, если перемножить два этих параметра.

Суммарная нагрузка, складывающаяся из веса всей кровли, снеговой и ветровой нагрузки, не должна быть более 300 кг/м 2 . В противном случае следует подобрать более лёгкий кровельный материал или изменить угол уклона ската.

Тип крыши: чердачная или бесчердачная

Существует 2 типа двускатных крыш: чердачная и бесчердачная. Их названия говорят сами за себя. Так, чердачная (раздельная) крыша оснащена нежилым чердаком, а бесчердачная (совмещённая) - эксплуатируемой мансардой. Если предполагается использовать пространство под крышей для хранения неиспользуемых в каждодневном обиходе предметов, то нет смысла увеличивать высоту конька крыши. И наоборот, при планировании в подкрышном помещении жилой комнаты следует увеличить высоту конька.

Высота любого типа крыши должна быть достаточной для осуществления внутреннего ремонта

Для нежилых крыш высоту конька определяют правила противопожарной безопасности. Строительные нормативы гласят, что чердак должен содержать сквозной проход высотой 1,6 м и длиной 1,2м. Для жилых крыш высоту устанавливают, исходя их удобства проживания и беспроблемного размещения мебели.

Вид кровельного материала

Ещё недавно строительный рынок предлагал всего лишь несколько наименований кровельных материалов. Это был традиционный шифер и стальной оцинкованный лист. Сейчас ассортимент заметно пополнился новыми продуктами. При выборе материала для крыши следует учитывать несколько правил:

1. При уменьшении габаритов штучных кровельных материалов угол наклона увеличивают. Это связано с большим количеством стыков, которые являются потенциальными местами протечек. Поэтому сход осадков стараются сделать максимально быстрым.
2. Для крыш с малой высотой конька предпочтительнее применять рулонные кровельные материалы или крупнолистовые полотна.
3. Чем больше весит кровельный материал, тем круче должен быть уклон крыши.

Интервал возможных уклонов описан в инструкции производителя по монтажу кровли

Себестоимость двускатной крыши

Логично, что при увеличении уклона ската возрастает площадь крыши. Это ведёт к повышенному расходу пило- и кровельных материалов и комплектующих (гвозди, саморезы) для их закрепления. Себестоимость крыши с углом 60° в 2 раза больше, чем создание плоской кровли, а уклон 45° обойдётся в 1,5 раза дороже.

Чем больше суммарная нагрузка на кровлю, тем большее сечение бруса используют для стропильной системы. При небольшом уклоне крыши шаг обрешётки уменьшают до 35–40 см или делают каркас сплошным.

Безошибочное вычисление размеров крыши сэкономит семейный бюджет

Видео: стропильная система и параметры крыши

Расчёт параметров крыши

Для быстрого расчёта габаритов крыши можно использовать онлайн-калькулятор. В поля программы вводятся исходные данные (размеры основания здания, тип кровельного материала, высота подъёма), а результатом является требуемое значение величины наклона стропил, площадь крыши, вес и количество кровельного материала. Небольшой минус - этапы расчёта скрыты от пользователя.

Для большего понимания и наглядности процесса можно провести самостоятельные вычисления параметров крыши. Существует математический и графический метод расчёта крыши. Первый основан на тригонометрических тождествах. Двускатную крышу представляют в виде равнобедренного треугольника, размеры которого являются параметрами крыши.

С помощью формул тригонометрии можно рассчитать параметры крыши

Расчёт угла уклона скатов крыши

Исходными данными для определения угла уклона служит выбранная высота крыши и половина её ширины. В качестве примера рассмотрим классическую двускатную крышу с симметричными скатами. Имеем: высоту конька 3 м, длина стены 12м.

Размеры с и d принято называть заложением крыши

Последовательность расчёта уклона:

1. Разбиваем условную крышу на 2 прямоугольных треугольника, для чего проводим перпендикуляр от вершины к основанию фигуры.
2. Рассматриваем один из прямоугольных треугольников (левый или правый).
3. Так как конструкция симметрична, то проекции скатов c и d будут одинаковыми. Они равны половине длине стены, т. е. 12/2 = 6 м.
4. Для вычисления угла уклона ската А рассчитываем его тангенс. Из школьного курса помним, что тангенс есть отношение противолежащего катета к прилежащему. Противоположная сторона - это высота крыши, а прилежащая - половина длины крыши. Получаем, что тангенс равен 3/6 = 0,5.
5. Чтобы определить, какой угол имеет полученный тангенс, воспользуемся таблицей Брадиса. Найдя в ней значение 0,5, находим что угол ската равен 26 0 .

Для перевода тангенсов или синусов угла в градусы можно применять упрощённые таблицы.

Таблица: определение уклона ската через тангенс угла для диапазона 5–60 0

Расчёт подъёма двускатной крыши и высоты конька

Высота крыши тесно связана с крутизной ската. Она определяется способом обратным методу получения уклона. За основу расчёта берётся угол наклона кровли, который подходит для данной местности в зависимости от снеговой и ветровой нагрузки, вида кровли.

Чем больше уклон, тем больше свободного места под крышей

Порядок расчёта подъёма крыши:

1. Для удобства разбиваем нашу «крышу» на две равные части, ось симметрии будет являться высотой конька.
2. Определяем тангенс выбранного угла наклона крыши, для чего используем таблицы Брадиса или инженерный калькулятор.
3. Зная ширину дома, вычисляем размер её половины.
4. Высоту ската находим по формуле Н= (В/2)*tg(A), где Н - высота крыши, В - ширина, А - угол уклона ската.

Воспользуемся приведённым алгоритмом. Например, необходимо установить высоту двускатной крыши дома с шириной 8 м и углом наклона 35 0 . С помощью калькулятора находим, что тангенс 35 0 равен 0,7. Половина ширины дома составляет 4 м. Подставляя параметры в тригонометрическую формулу, находим, что Н=4*0,7=2,8 м.

Грамотно рассчитанная высота крыши придаёт дому гармоничный вид

Приведённый порядок действий относится к определению подъёма крыши, т. е. расстоянию от низа пола чердака до точки опоры стропильной ног. Если стропила выступают над коньковой балкой, то полная высотка конька определяется как сумма подъема крыши и 2/3 толщины стропильной балки. Так, полная длина конька для крыши с подъёмом 2,8 м и толщиной балки 0,15 м получается равной 2,9 м.

В местах вырубки уступов для сборки с коньковым прогоном стропила уменьшают на 1/3

Расчёт длины стропил и ширины крыши

Для вычисления длины стропил (гипотенуза в прямоугольном треугольнике) можно идти двумя путями:

1. Вычислить размер через теорему Пифагора, которая гласит: сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
2. Воспользоваться тригонометрическим тождеством: длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике есть отношение противолежащего катета (высота крыши) к синусу угла (наклон крыши).

Рассмотрим оба случая. Допустим, имеем высоту подъёма крыши 2 м и ширину пролёта 3 м. Подставляем значения в теорему Пифагора и получаем, что искомая величина равна квадратному корню из 13, что составляет 3,6 м.

Зная два катета треугольника, можно легко вычислить гипотенузу или длину ската

Второй способ решения задачи - нахождение ответа через тригонометрические тождества. Имеем крышу с углом уклона 45 0 и высотой подъёма 2 м. Тогда длина стропил вычисляется как отношение числа подъёма 2 м к синусу наклона 45 0 , что равняется 2,83 м.

Ширина крыши (на рисунке Lbd) складывается из длины стропил (Lc) и длины карнизного свеса (Lкc). А длина крыши (Lcd) представляет собой сумму длины стены дома (Lдд) и двух фронтонных свесов (Lфс). Для дома с шириной коробки 6 м и свесами 0,5 м ширина крыши будут равняться 6,5 м.

Строительные нормы не регламентируют чёткое значение длины ската, её можно подбирать в широком диапазоне размеров

Расчёт площади крыши

Зная длину ската и ширину крыши, можно легко найти её площадь, перемножив указанные размеры. Для двускатной кровли общая площадь крыши равняется сумме площадей обеих поверхностей скатов . Остановимся на конкретном примере. Пусть крыша дома имеет ширину 3 м и длину 4 м. Тогда площадь одного ската равняется 12м 2 , а общая площадь всей крыши 24м 2 .

Неверный расчёт площади крыши может привести к дополнительным затратам при покупке кровельного материала

Расчёт материалов для крыши

Чтобы определить количество кровельных материалов, необходимо вооружиться площадью крыши. Все материалы кладут внахлёст, поэтому при покупке следует делать небольшой запас в 5–10% от номинальных вычислений. Правильный расчёт количества материалов существенно сэкономит бюджет строительных работ.

Общие правила для расчёта пиломатериалов:

1. Габарит и сечение мауэрлата. Минимально возможное сечение бруса - 100×100 мм. Длина соответствует периметру коробки, запас на соединения устанавливают в районе 5%. Объем бруса получают перемножением размеров сечения и длины. А если умножить полученное значение на плотность древесины, то найдётся масса пиломатериала.
2. Размер и количество стропил. За основу расчёта берут общую нагрузку на крышу (давление кровельного пирога, снега и ветра). Предположим, что общая нагрузка равняется 2400 кг/м 2 . Средняя нагрузка, приходящаяся на 1 м стропил, составляет 100 кг. Учитывая это, метраж стропил будет равен 2400/100=24 м. Для длины стропил 3 м, получаем всего 8 стропильных ног или 4 пары. Сечение стропил принимают от 25х100 мм и выше.
3. Объём материала для обрешётки. Зависит от вида кровельного покрытия: для битумной черепицы сооружают сплошную обрешётку, а для профнастила или асбоцементного шифера разреженную.

Расчёт кровельных материалов рассмотрим на примере металлочерепицы. Это листовой материал, монтируемый на крышу в один или несколько рядов.

Последовательность расчёта:

1. Определение количества листов. Полотно металлочерепицы имеет полную 1180 мм и рабочую 1100 мм ширину. Последняя меньше реальной и не учитывается в расчёте, так как идёт для перекрытия стыков. Количество листов определяют как отношение полной ширины крыши (вместе со свесами) к полезной ширине листа. Причём результат деления округляют в большую сторону до целого значения. Так, для крыши с шириной ската 8 м и полотном металлочерепицы «Монтеррей» шириной 1,1 м количество листов находится по формуле: 8/1,1=7,3 шт, а с учётом округления 8 шт. Если полотно кладут в несколько вертикальных рядов, то длину ската делят на длину кровельного полотна с учётом нахлеста между листами до 15 см. Учитывая, что крыша двускатная, значение увеличивают вдвое, т. е. всего потребуется 16 листов.
2. Определение общей площади. Для определения общей площади кровельного материала количество полотен умножают на полную площадь (произведение полной ширины и длины) одного листа. В нашем случае 8*(1,18 м*5 м)=47,2 м 2 . Для двускатных конструкций результат умножают на два. Получаем, что вся площадь крыши составляет 94,4 м 2 .
3. Определение количества гидроизоляции. Стандартный рулон гидроизоляционного материала имеет площадь 65м 2 без нахлёста. Количество рулонов получают делением общей площади крыши на площадь плёнки, т. е. 94,4 м 2 /65 м 2 = 1,45 или 2 полных рулона.
4. Определение количества крепежа. На 1 м 2 кровли приходится 6–7 саморезов. Тогда, для нашей ситуации: 94,4 м 2 * 7 = 661 саморез.
5. Определение числа доборов (коньков, ветровых планок). Общий метраж планок составляет 2 м, а рабочая зона - 1,9 м из-за частичного перекрытия. Разделив длину ската на рабочую длину планок, получаем необходимое число доборов.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли с помощью онлайн-калькулятора

Графический метод определения параметров крыши заключается в её прочерчивании в уменьшенном масштабе. Для него понадобится листок бумаги (обычной или миллиметровой), транспортир, линейка и карандаш. Порядок действий:

1. Подбирается масштаб. Его оптимальное значение составляет 1:100, т. е. на каждый 1 см бумажного листа приходится 1 м сооружения.
2. Вычерчивается горизонтальный отрезок, длина которого соответствует основанию крыши.
3. Находится середина отрезка, от точки которой вверх проводится перпендикуляр (вертикальная линия под углом 90 0).
4. С помощью транспортира от границы основания крыши откладывается требуемый угол кровли и проводится наклонная линия.
5. Место пересечения наклонной линии с перпендикуляром даёт высоту подъёма крыши.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли вручную

Первое, на что обращают внимание - это визуальный облик крыши. Архитекторы следят за тем, чтобы кровля гармонично сочеталась с фасадом здания. Но одной красоты недостаточно. Важно правильно рассчитать параметры, чтобы конструкция получилась прочной и функциональной. Пренебрежение снеговой и ветровой нагрузкой, монтаж стропил под неправильным углом могут стать причиной разрушения крыши. А неверное определение площади крыши приведёт к дополнительным затратам на приобретение недостающих материалов. Поэтому следует ответственно подходить к вычислениям, обращая внимание на все нюансы.

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:

1. 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.
2. Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
3. 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.

В этой статье приведён упрощённый метод расчёта стропильной системы. Вы узнаете, как быстро и правильно принять решение по сечению стропил и ширине пролёта. Адаптированный математический расчёт содержит минимум формул и приводит к достаточно точным результатам.

Существует стандартная методика расчёта стропильной конструкции, приведённая в соответствие со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» . Она включает в себя множество довольно сложных подсчётов и справочных величин. Популярная услуга сайтов — онлайн расчет стропильной системы двускатной крыши — позволит предельно точно определить количество материала.

Примечание. В статье рассмотрена методика расчёта стропильной системы двускатной крыши с вальмой, полувальмой или фронтоном без дополнительных конструктивных элементов — козырьков, «скворечников», башен и т. д. и углом ската не менее 45°.

С чего начать

Традиционная методика предполагает следующий подход: под расчётную нагрузку подбирается конструкция кровли и сечение балок. Это не в полной мере соответствует требованиям сегодняшнего дня и исходными данными в нашем случае будут следующие показатели:

1. Требования (пожелания) к конструкции крыши. В первую очередь имеется в виду наличие мансардного (жилого) этажа, расположение мансардных окон или наличие чердачного технического помещения.
2. Существующие размеры дома, либо границы постройки. 70% частных домов находятся в относительно плотной застройке, и это тоже стоит учитывать при проектировании кровли. Ограниченная площадь участка и возможные требования соседей в отношении солнечного света могут внести свои коррективы.
3. Унификация. Стропильная система — многоэлементная конструкция. Разумно постараться привести максимальное количество элементов к одному стандарту — сечению доски или бруса.

Самым сложным, как ни странно, является первый пункт. Однако, после того как получено полное представление о том, какие функции должна выполнять стропильная система (прямые или комбинированные), можно приступать к стадии проектирования.

Создаём эскиз

Этот этап — один из решающих, поскольку в нём мы узнаем примерные размеры элементов. Главный из них — стропильная ферма — станет основой дальнейших расчётов. В основу самого чертежа лягут два исходных параметра:

1. Пролёт между несущими стенами. Крайне желательно, чтобы опорные точки стропильной системы, которые передают вертикальные нагрузки, располагались по осям несущих стен или опор. Расстояние от проекции конька до стены называется полупролёт.
2. Высота конька от перекрытия. Этот параметр складывается из функциональных особенностей конструкции — высота потолка мансарды, доступного чердака или «глухого» чердачного пространства.

Как известно, 75% простых стропильных систем составляют кровли с прямым и «ломаным» скатом. Это существенно влияет на расчёты, поэтому мы сразу разделим эти виды. Поскольку в основе любой стандартной кровли лежит треугольная конструкция, мы постараемся ограничиться одной формулой (теоремой Пифагора):

• с 2 = a 2 + b 2

На этом этапе можно довольно точно подсчитать площадь скатов и расход кровельного материала вместе с обрешёткой. Для этого достаточно воспользоваться расчетом стропильной системы двускатной крыши онлайн, который предоставляют многие сайты.

Прямой равносторонний скат

Переносим на эскиз размеры перекрытия или расположение несущих стен (конструкция не всегда подразумевает наличие деревянного перекрытия) в масштабе. Затем отмечаем точку конька и проводим прямые к стенам с учётом принятого вылета крыши. Эти прямые уже можно замерять и умножать на масштаб — получим длину стропильной ноги.

В соответствии с выбранной структурой организации внутреннего пространства (объединённое или разделённое) располагаем подстропильную затяжку (ригель) и определяем её длину. Располагаем на чертеже упоры, откосы и вертикальные стойки, соблюдая требования, которые портал сайт приводил в статье «Стропильная система двускатной крыши своими руками» . Пролёты не должны быть больше 2 м, а стропилы должны обязательно иметь промежуточный подкос. При этом достаточно придерживаться примерных рамок допусков.

Применяя формулу отношения сторон прямоугольного треугольника, можно рассчитать любой из размеров стропильной фермы. Остальные размеры можно снять с чертежа через масштаб. Главная задача — получить размеры каждого из элементов.

«Ломаный» скат

Такой вид кровли всегда принимается в связи с устройством мансарды или надстройкой жилого этажа. Он имеет одну характерную особенность — ряд вертикальных стоек в месте пересечения скатов и подстропильный ригель, который может располагаться как на уровне верха этих стоек, так и под коньком. Ряды стоек и ригелей формируют стены и потолок мансардного помещения.

Аналогичным образом переносим на чертёж основные элементы — сначала стены и перекрытие, затем ряд стоек и ригелей (на уровне потолка), затем соединяем их линиями, которые довольно точно покажут форму излома скатов.

После замеров и вычислений следует сложить длины всех элементов стропильной фермы и прибавить к полученному числу 10%. Это будет общая длина конструктива одной фермы (ОДК 1).

Подбор сечения стропил и унификация

Сечение элементов системы, особенно стропильных ног, напрямую зависит от пролёта между опорами в центральной части. Из всех пиломатериалов для стропильной системы подходят брус и доска (не считая заводских клееных ферм). При этом доска имеет гораздо лучший показатель отношения сечения к прочности на изгиб. В нашем случае речь идёт о надёжности стропил, для которых используют именно доску, т.к. есть запас глубины пазухи для закладки утеплителя.

Таблица зависимости ширины пролёта и толщины стропил

Устраивать пролёты стропильных ферм более 6 метров без промежуточных опор не рекомендуется.

Совет. При сращивании двух досок для создания вертикальной опоры, проложите между ними в местах крепления обрезки досок 25 мм («бобышки») с шагом 300-400 мм. Так прочность опоры будет выше по сравнению с прямым сращиванием.

После определения достаточного сечения доски можно вычислить объём одной стропильной фермы. Для этого умножаем ОДК-1 на площадь сечения доски. Полученный объём одной фермы (ОФ 1) будет использован при подсчёте общего объёма.

Расчёт шага стропильных ферм

Шаг стропил мансардной стропильной системы зависит от толщины и конструкции стропильных ферм.

Таблица зависимости шага от толщины

Разделив длину продольной (параллельной коньку) стены на выбранный шаг мы получим количество стропильных ферм (N). Соответственно, сможем вычислить длину доски для ферм:

• ОДК 1 х N

объём доски для ферм:

• ОФ 1 х N или ОДК 1 х S сечения доски х N

Расчёт мауэрлата

Если стропильная система устраивается на деревянном перекрытии, то вся горизонтальная обвязка относится к нему. Мы рассмотрим вариант с мауэрлатом по каменной стене.

Поскольку вертикальные стойки, подкосы и прогоны включены в расчёт фермы, нам осталось подсчитать горизонтальную обвязку. Здесь есть простое правило — она должна быть толщиной не менее двойной стропильной ноги. Если общая масса кровли (вместе с обрешёткой и кровельным материалом и снегом) ощутимо высока, следует применить три слоя доски.

Объём доски для мауэрлата будет равен длине несущих стен, умноженной на сечение доски и на количество слоёв. Мауэрлат, выполненный из нескольких слоёв, лучше свяжется по углам.

Общий подсчёт

Складываем все полученные объёмы вместе и прибавляем 20% на отходы и подрезку. Количество металлических изделий и крепёжных элементов определяется индивидуально. Достоверно известно лишь то, что чем их больше, тем лучше.

Примечание. Все приведённые величины и пропорции зависимости взяты из нормативно-справочной литературы.

Несмотря на кажущуюся простоту, данный адаптированный расчёт может соперничать в точности с онлайн-калькуляторами стропильной системы. Однако решающее слово всегда остаётся за тем, кто будет исполнять проект.

Видео по теме

рмнт.ру, Игорь Максимов

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.