Расчет сечения стропил: Примеры расчета стропил и обрешетки

Содержание

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Для изготовления стропильных ног применяется качественный пиломатериал определенного сечения. Его прочностных характеристик должно быть гарантированно достаточно для того, чтобы конструкция крыши могла противостоять всем выпадающим на нее нагрузкам.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения их оптимального сечения

Чтобы определиться с этим параметром, придется провести некоторые вычисления. Посильную помощь сможет оказать калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения пиломатериала для их изготовления.

Цены на крепления для стропил

~~крепления для стропил~~

Необходимые пояснения по проведению расчетов будут приведены ниже.

Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Перейти к расчётам

Алгоритм проведения расчета сечения стропильных ног

Работа будет строиться в два этапа. Вначале с помощью калькулятора будет определена распределенная нагрузка на 1 погонный метр стропильной ноги. Затем, по приложенной таблице, можно будет подобрать оптимальный размер бруса для изготовления стропила.

Шаг первый – расчет распределенной нагрузки на стропильные ноги

Калькулятор расчёта запросит следующие значения:

Угол уклона ската. Эта величина напрямую связана с уровнями внешних нагрузок на кровлю – снеговую и ветровую.

С крутизной ската и, соответственно, с высотой конька (конькового узла) поможет разобраться специальный калькулятор, к которому ведет ссылка.

Тип планируемого кровельного покрытия. Естественно, что различные покрытия имеют собственную массу, которая предопределяет статическую нагрузку на стропильную систему. В калькуляторе уже учтены не только весовые характеристики различных покрытий, но и материалы обрешетки и утепления кровли.
Необходимо указать зону своего региона по уровню возможной снеговой нагрузки. Ее несложно определить по расположенной ниже карте-схеме:

Карта-схема для определения своей зоны по уровню снеговой нагрузки

Аналогичным образом определяется и зона по уровню ветрового давления – для этого существует своя карта-схема.

Карта-схема для определения зоны по степени ветрового воздействия на кровлю

Необходимо учесть особенности расположения здания на местности. Для этого нужно оценить его «окружение» и выбрать одну из трех предлагаемых зон, «А», «Б» или «В».

При этом есть нюанс. Все естественные или искусственные преграды для ветра могут приниматься в расчет только в том случае, если они расположены на расстоянии от дома, не превышающем величины 30×Н, где Н – это высота здания по коньку. Например, для здания высотой 7 метров получается круг с радиусом 210 метров. Если преграды расположены дальше, то это будет считаться открытой местностью.

Наконец, потребуется внести высоту дома в метрах (по коньку).
Последнее окно калькулятора – шаг установки стропильных ног. Чем чащи они устанавливаются – тем меньше будет распределенная нагрузка, выпадающая на каждую из них, но при этом, естественно, увеличивается их количество. Можно «поиграть» значением шага, чтобы проследить динамику изменения распределенной нагрузки – так появится возможность выбрать оптимальное значение для дальнейшего определения сечения стропил.

Шаг второй – определение сечения стропильной ноги

Итак, имеется значение распределённой нагрузки, выпадающей на погонный метр стропильной ноги. Наверняка, заранее была рассчитана и длина стропила (если нет, то рекомендуется перейти к соответствующему калькулятору). С этими данными уже можно войти в таблицу для определения сечения бруса.

Таблица для определения оптимального сечения бруса для изготовления стропильных ног

Есть еще один нюанс. Если стропила получаются слишком длинными, то для повышения их жесткости часто предусматриваются дополнительные усиливающие элементы системы – стойки (бабки) или подкосы. Они позволяют уменьшить расстояние «свободного пролета», то есть между соседними точками опоры. Именно это значение и будет необходимо для вхождения в таблицу.

На иллюстрации стрелками показан пример определения сечения стропила для распределенной нагрузки в 75 кг/погонный метр и с расстоянием между точками опоры в 5 метров. В левой части таблицы можно взять любое из предлагаемых значений, которое покажется удобнее: доски или брусья с минимальными сечениями: 40×200; 50×190; 60×180; 70×170; 80×160; 90×150; 100×140. Кроме того, можно использовать и бревно с диаметром 140 мм.

Стропила – основные несущие элементы конструкции крыши
От их качества и правильности расчета зависят долговечность и надежность всей кровельной конструкции в целом. Много важной информации по этому вопросу содержит статья нашего портала «Стропила своими руками».

Сечение стропил в зависимости от пролета

Сечение стропил и обрешетки: оптимальные размеры для кровли

Вы можете выполнить расчет сечения стропил с помощью онлайн-калькуляторов на нашем сайте – перейдите на страницу соответствующего инструмента и заполните поля.

В качестве исходных величин необходимо ввести данные некоторых параметров стропильной системы:

шаг стропил (расстояние между ними) – шагом регулируют нагрузку на систему стропил,
размеры стропил (сечение стропил) – толщина × ширина доски/бруса.

Стоит отметить, что доска – более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает значительные нагрузки, и что немаловажно – стоит в разы бюджетнее.

В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами. Все параметры приведены согласно СНИП.

Таблица сечения стропил

Тип кровли

Оптимальный уклон кровли, градусов

Шаг стропил, см

Сечение стропил, см

Асбестоцементные листы обыкновенного профиля

Асбестоцементные листы унифицированного профиля

Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и материалу кровли:

Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.

Ознакомиться с порядком расчета нагрузок можно в статье «Расчет нагрузки на стропильную систему».

Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.

Если у вас не сложная архитектурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.

На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:

Сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки балок, на примере случая с полной нагрузкой 400кг/м 2 :

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом

: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

1,0 – угол наклона ската до 25°,
0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

расчетной нагрузки,
сечения стропил,
характеристик кровельного материала,
угла наклона скатов,
ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Расчет длины и сечения стропил

Виды нагрузок на стропила

Расчет веса кровельного пирога

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Снеговые и ветровые нагрузки

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

1,0 – угол наклона ската до 25°,
0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

расчетной нагрузки,
сечения стропил,
характеристик кровельного материала,
угла наклона скатов,
ширины теплоизоляционного материала.

Стропильные конструкции из металла

Расчет длины и сечения стропил

Виды нагрузок на стропила

Расчет веса кровельного пирога

Снеговые и ветровые нагрузки

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства),
µ — поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

1,0 – угол наклона ската до 25°,
0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице),
k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье),

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

расчетной нагрузки,
сечения стропил,
характеристик кровельного материала,
угла наклона скатов,
ширины теплоизоляционного материала.

Стропильные конструкции из металла

Конструкция стропильной системы односкатной крыши

Для возведения небольших построек и домов нет необходимости в устройстве кровли сложной конфигурации. В качестве проектного решения может быть принята стропильная система односкатной крыши. При этом схема упрощается, но появляются некоторые нюансы.

Преимущества и особенности односкатной системы

К достоинствам можно отнести:

простой расчет,
уменьшение количества узлов и присоединений,
упрощение монтажа,
снижение затрат на древесину,
устойчивость в ветровым нагрузкам,
ремонтопригодность.

Односкатная крыша устойчива к внешним негативным условиям, незатратна и проста в монтаже

При решении сделать такую крышу своими руками необходимо учесть следующие ее особенности:

необходимость возведения высоких продольных стен здания или специальных каркасов,
сложность использования подкровельного пространства в качестве мансардного помещения,
располагать дом или постройку на участке нужно так, чтобы в большинстве случаев ветер дул на высокую стену строения (необходимо ознакомиться с розой ветров района строительства),
угол наклона принимается в зависимости от используемого материала покрытия.

Схема включает в себя следующие основные элементы:

Конструкция стропильной системы односкатной кровли

При больших пролетах потребуется устройство своими руками дополнительных элементов, раскрепляющих несущие балки и увеличивающие их несущую способность:

подстропильные ноги (подкосы),
стойки,
прогны,
лежни,
схватки.

Все элементы изготавливаются из древесины хвойных пород первого или второго сорта. Чтобы правильно выбрать наиболее подходящий материал необходимо обращать внимание на следующие моменты:

место рубки (лучше выбирать северные регионы),
время рубки (прочнее будет дерево, срубленное в конце зимы – начале весны).

Расчет системы

Перед тем, как приступать к сборке конструкции своими руками, необходимо сделать расчет и правильно подобрать сечение всех элементов.

Устройство кровли – ответственный процесс, в котором нельзя допускать ошибок.

В зависимости от ширины здания и необходимого сечения стропильной ноги для проектируемого пролета, подбирают конструктивное решение стропильной системы.

Расчет длины стропильных ног

Подбор сечения

При возведении дома профессиональными строителями по заранее подготовленному проекту выполняется расчет по двум предельным состояниям, который определяет высоту и ширину несущих балок по двум требованиям:

Зависимость конструкции от величины пролета

При строительстве частного дома своими руками расчет можно не выполнять, но необходимо учесть рекомендации в зависимости от пролета. Стропила на односкатной кровле всегда наслонные.

Пролет до 4,5 метров. Схема предполагает использования цельных стропильных ног, без раскрепления подкосами или стойками. Удобно и пользовать, если планируется устройство мансарды: позволяет увеличить свободное пространство за счет отсутствия промежуточных опор. Рекомендуемое сечение стропил при шаге 0,6 м – 50х150 мм, для шага 1,1 м потребуется увеличение до 75х175 мм.
Пролет до 6 метров. В этом случае все зависит от угла наклона и пролета. В некоторых случаях хватит стандартной длины доски или бруса – 6 м. При большом угле наклона и пролете приближенном к 6 м потребуется стыковать стропильные ноги по длине. В качестве дополнительной опоры предусматривают подкосы (подстропильные ноги). В месте примыкания подкоса к стропилу стыкуют ногу по длине. Рекомендуемое сечение при шаге 0,6 м – 50х200 мм, при шаге 1,1 м – 100х200 мм.
Пролет более 6 метров. В этом случае нужно сделать промежуточные стойки, которые возьмут на себя часть нагрузки и уменьшат провисание балки. Правильно устанавливать опоры так, чтобы каждый пролет стропильной ноги был менее 6 метров. Расчет в этом случае выполняют как для многопролетной балки с учетом промежуточных опор. При строительстве своими руками сечение берут так же как и для пролета до 6 м (предыдущий пункт). В этом случае все стропила являются составными.

Если между стропилами планируется своими руками укладывать утеплитель (теплый чердак, мансарда), то расчет учитывает минимальную высоту балок.

Толщина утеплителя не должна быть больше высоты стропильных ног для пенополиуретана, пенопласта и экструдированного пенополистирола.

Если планируется укладка минеральной ваты, то дополнительно учитывают вентиляционный зазор 5 см. Частично его обеспечивают за счет несущих балок, а частично за счет контробрешетки, которая монтируется поверх них.

Подбор шага балок

Шаг стропильных ног зависит от следующих факторов:

Таблица сечения стропил в зависимости от их длины и шага

нагрузка на кровлю и пролет,
тип теплоизоляционного материала,
наличие мансардных окон.

В первом случае зависимость обратно пропорциональная. Конструкция односкатной крыши предполагает уменьшение шага стропиловки при увеличении пролета или нагрузки. Для типа утеплителя можно привести следующие рекомендуемые значения расстояния между стропилами в свету (в чистоте):

пенопласт и экструдированный пенополистирол – 0,6 м,
минеральная вата – 0,58м,
пенополиуретан – шаг не зависит от утеплителя.

При проектировании мансарды и использовании в качестве источников света мансардных окон потребуется в местах их установки обеспечить шаг стропил на 4-6 см больше ширины окна.

Угол наклона

Угол наклона ската кровли

В зависимости от используемого типа кровельного покрытия допускается принимать разные углы наклона ската кровли. Ниже приведены значения для наиболее распространенных материалов. Важно помнить, что чем круче скат, тем меньше вероятность протечки и нагрузка на элементы, но это усложняет строительство и требует возведения высокой продольной стены.

Керамическая черепица. Оптимальный угол наклона – 30-45 градусов, допустимый – 12-65 градусов.
Битумная (мягкая) черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 6 градусов.
Металлическая черепица. Оптимальный – 20-45 градусов, допустимый – от 12 градусов.
Оцинкованная кровельная сталь. Допустимый – от 14 градусов.
Шифер. Допустимый – 6-27 градусов.

Чем меньше угол наклона, тем меньше расход материалов на возведение, но при этом увеличивается нагрузка на кровлю и вероятность протечек.

Порядок выполнения работ

После того, как расчет завершен приступают к покупке материала и сборке конструкции.

Обработка элементов антисептиком. Можно выполнить уже после установки в проектное положение, но если планируется хранить древесину, нужно обработать сразу после покупки.
Гидроизоляция мест соприкосновения материалов с различными свойствами. В месте укладки мауэрлатов на кирпичную или бетонную стену нужно уложить слой рубероида, линокрома или гидроизола.
Укладка мауэрлата и закрепление его на стене. Можно выполнять на проволоку, скобы, шпильки, анкерные болты.
Укладка стропильных ног. Закрепление их на мауэрлат. Можно крепить с применением скоб, гвоздей или уголков на саморезы.
Монтаж гидроизоляции и обрешетки.
Укладка утеплителя.
Кровельное покрытие.
Монтаж нижней обрешетки и обшивки потолка.

Важно грамотно подобрать схему односкатной кровли, сечения элементов, шаг стропил и угол наклона. Соблюдение технологии выполнения работ своими руками обеспечит надежность и долговечность конструкции.

Теги: #Сечение стропил в зависимости от пролета

Расчет длины стропил: онлайн-калькулятор и методика

Ни одно здание себе невозможно представить без крыши.

Красивой и надежной.

А что является основой любой крыши?

Стропильная система.

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

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

Факторы, учитываемые при расчете стропил

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

Влияющие на кровлю факторы принято классифицировать на:

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

Расчет параметров стропильной системы довольно сложен.

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

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

Поэтому на помощь расчетчикам приходят специальные программы для расчета.

Определение нагрузки на стропила

Вес кровельного пирога

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

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

Вначале считают вес одного квадратного метра пирога.

Суммируется масса каждого слоя и умножается на поправочный коэффициент.

Равняется этот коэффициент 1.1.

Вот типичный пример расчета веса кровельного пирога.

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

И это верно!

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

Итак:

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

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

Теперь полученный результат необходимо умножить на 1.1.

Наш поправочный коэффициент.

Итоговая цифра получается 34.1 кг.

Это вес одного квадратного метра кровельного пирога.

Общая площадь кровли, например, 100 кв. метров.

Значит, весить она будет 341 кг.

Это очень мало.

Вот в этом и есть одно из преимуществ ондулина.

Рассчитываем снеговую нагрузку

Момент очень важный.

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

А это очень большой вес, который обязательно учитывают!

Хотя такая нагрузка является переменной.

Для расчета снеговой нагрузки используется карта снеговых нагрузок.

Определяете свой регион и выполняете расчет снеговой нагрузки по формуле

S = Sg х µ.

В этой формуле:

— S является искомой снеговой нагрузкой;

— Sg – масса снежного покрова.

Учитывается вес снега на 1 кв. метр.

Этот показатель свой в каждом регионе.

Все зависит от месторасположения дома.

Для определения массы и используется карта.

— µ — это коэффициент поправки.

Зависит показатель этого коэффициента от угла наклона кровли.

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

Еще о том, как определить угол наклона крыши..
Об уклоне плоской кровли по ссылке. Зачем нужен плоской крыше уклон и какова его минимальная величина.
Фотографии карнизных свесов кровли здесь. Чем подшиваются карнизные свесы.

При угле наклона 25 — 60 градусов коэффициент равняется 0.7.

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

Например, дом построен в Московской области.

Скаты имеют угол наклона 30 градусов.

Карта нам показывает, что дом располагается в 3 районе.

Масса снега на 1 кв. метр составляет 180 кг.

Выполняем расчет, не забывая про коэффициент поправки:

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

Определение ветровых нагрузок

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

Используют такую формулу:

W=Wo х k.

Где

Wo – это нормативный показатель, определяемый по таблице.

В каждом регионе существуют свои таблицы ветров.

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

Рассчитываем деревянные стропила

Длина стропил

Расчет длины стропильной ноги относится к самым простым геометрическим расчетам.

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

Чтобы расчет был более понятным, посмотрите на рисунок ниже.

Нам известны два расстояния:

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

Первый катет;

— b – это величина, равная половине ширины крыши.

Второй катет.

— с – это гипотенуза треугольника.

Та самая стропильная нога, длину которой мы ищем.

Дальше в соответствии с теоремой Пифагора

с²=a²+b².

То есть,

с²=(2 х 2)+(3 х 3).

Итого с²=4+9=13.

Теперь надо получить корень квадратный из 13.

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

Получаем 3.6 метра.

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

Рассчитываем и подбираем сечение элементов стропильной системы

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

Для простых конструкций используют таблицу типовых размеров и сечений доски.

Если конструкция очень сложная, то лучше использовать специальные программы.

Рассчитываем шаг и количество стропильных ног

Шагом стропил называется расстояние между их основаниями.

Специалисты считают, что минимальное расстояние должно составлять 60 см.

А оптимальным расстоянием является 1 метр.

Выполняем расчет расстояния между стропилами:

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

Например, длина ската кровли равняется 12 метров.

Предварительно выбираем шаг стропил 0.8 метра.

Далее расчеты выглядят так:

12/0.8 = 15 метров.

Прибавляем единицу 15+1=16 стропил.

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

Теперь от 12 метров следует поделить на 16.

В итоге 1216=0.75 метра.

Вот оптимальное расстояние между стропилами на одном скате.

Также может быть использована таблица, о которой говорилось раньше.

Рассчитываем деревянные балки перекрытия

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

Оптимальное сечение – прямоугольное.

Соотношение высоты и ширины 1.4:1.

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

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

Гидроизоляция балок выполняется «по кругу».

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

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

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

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

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

Расчет стропил односкатной крыши

Односкатная крыша – самый простой вариант кровли.

Но такой вариант подходит не для каждой постройки.

И расчет стропил требуется в любом случае.

Расчеты односкатной кровли начинаются с определения угла наклона.

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

Например, для профнастила минимальный угол равняется 8 градусов.

А оптимальный – 20 градусов.

Расчетные программы

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

И таких программ довольно много!

Самыми известными из них являются 3D Max и Автокад.

У таких программ всего два недостатка:

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

Существует ряд бесплатных программ.

Большинство программ можно скачать на свой компьютер.

Или пользоваться ими онлайн.

Видео о расчете стропил.

Что еще почитать по теме?

Автор статьи:

Сергей Новожилов — эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Сечение стропил: пример расчета, пошаговое руководство

Для того чтобы стропильные фермы успешно объединились в единую надежную и прочную конструкцию, нужно составить грамотный проект и правильно выполнить все необходимые расчеты. И главнейшим параметром, которому нужно уделить особое внимание на подготовительном этапе, является сечение стропил. Чаще всего стропила представляют собой обыкновенный деревянный брус.

Разновидности стропил.

От правильности его выбора зависит целостность и безопасность не только кровли, а и всего строения в целом. Рассчитать сечение можно при помощи специальной программы, но лучше всего делать это вручную. Самостоятельный индивидуальный расчет исключает вероятность ошибки. В процессе расчета, помимо всего прочего, обязательно учитываются снеговые и ветровые нагрузки для рассматриваемого региона, особенности теплоизоляции и отделки.

Что нужно учитывать при выборе сечения материала для стропил?

Для того чтобы кровельная система была надежной и максимально прочной, нужно определить подходящее сечение стропил и непосредственно сам материал, используемый для работы. Сечение бруса является главным параметром стропильной системы. Именно от сечения стропил зависит, будет ли способна система выдержать вес кровельной конструкции.

В процессе расчета сечения стропил учитываются следующие моменты:

Суммарная масса кровельных материалов.
Общий вес планируемой внутренней отделки, в том числе чердачных и мансардных помещений.
Атмосферные воздействия на кровлю здания.

Схема расчета стропильной системы.

Для успешного самостоятельного расчета вам понадобится:

Измерительная рулетка.
Лист бумаги и карандаш или ручка для записей.
Калькулятор.

Дополнительно нужно учесть:

Пролеты.
Сечение бруса.
Шаг установки ног.
Форма стропильной фермы.
Снеговые нагрузки, а также значения ветровых нагрузок для рассматриваемого региона и прочие данные, влияющие на результаты расчета.

При желании вы можете поручить эту работу специалисту или использовать специальные программы. Но для большей точности и в целях экономии расчет лучше проводить самостоятельно. Понадобится всего несколько простых формул. Непосредственно сложность расчета и используемых формул зависит от сложности и размера кровли.

Основные требования к брусу для устройства стропильной системы

Помимо самого расчета стропил, нужно уделить должное внимание выбору бруса для обустройства системы. Материал должен быть хорошего качества. Максимально допустимый уровень влажности древесины составляет 20%. Брусья предварительно обрабатываются специальным раствором, обеспечивающим защиту деревянных конструкций от возгорания, гниения, порчи грызунами и насекомыми.

Карта снеговых нагрузок России.

На брус, используемый для обустройства стропильной системы, будут оказываться постоянные и периодические нагрузки. Под постоянными нагрузками нужно понимать вес стропильной конструкции, смонтированной обрешетки, облицовочного кровельного материала, теплоизоляционных и прочих материалов. Значения рассчитываются отдельно для каждого применяемого материала, а затем полученные результаты суммируются.

Временные нагрузки могут иметь разную периодичность и быть продолжительными, кратковременными и редкими. Также выделяют особые нагрузки, к примеру, землетрясения. Под кратковременными нужно понимать снеговые и ветровые нагрузки, вес людей, выполняющих работы на кровле и т.д. Продолжительными считаются любые нагрузки, которым подвергается конструкция в течение некоторого временного промежутка.

Учет ветровой и снеговой нагрузок в процессе расчета

При выполнении расчета стропил обязательно учитывается снеговая нагрузка. Она будет меняться в зависимости от региона расположения дома. Существуют специальные утвержденные таблицы, позволяющие подобрать конкретные данные для своего региона.

Сам расчет предполагаемых снеговых нагрузок выполняется по простой формуле, в соответствии с которой нужно умножить вес снега, приходящийся на 1 м² горизонтальной грунтовой поверхности, на специальный коэффициент, отражающий переход снеговой нагрузки на горизонтальную (либо с уклоном) кровельную поверхность. Для определения коэффициента нужно знать уклон кровли. Если уклон ската составляет 25 °, коэффициент принимается равным 1. В случае же уклона в 25-60 ° используется значение равное 0,7. Если же скат имеет уклон более 60 °, коэффициент учитывать не нужно, т.к. он не будет иметь существенного воздействия на сечение бруса.

Схема расчета нагрузки на стропила.

Для выполнения максимально правильного расчета стропил обязательно учитываются и ветровые нагрузки, которым подвергается дом. Недооценивать их нельзя. При недостаточной устойчивости конструкции последствия могут быть самыми неблагоприятными. Для определения средней ветровой нагрузки применяется специальная формула, в соответствии с которой нужно умножить нормативное значение ветровой нагрузки (берется из специальных таблиц для конкретного региона) на изменение ветрового давления, меняющееся с высотой над грунтом. Тоже определяется по таблице из справочника.

Таблицы весьма информативны и просты в использовании. Там вы сможете найти значения как для рек, морских побережий, тундры, степей и лесостепей, так и для городских местностей с препятствиями разной высоты.

В процессе расчетов также нужно обязательно учитывать информацию по направлению движения ветра, т.к. с его колебанием получаемый результат тоже может существенно изменяться.

Пошаговое руководство по расчету сечения стропил

При выполнении расчета стропил для кровли любого типа нужно учитывать такие параметры:

Длина отдельной ноги.
Шаг установки стропильных ног.
Всевозможные значимые атмосферные нагрузки для конкретно взятого региона.

Значения для расчета берутся из таблиц. К примеру, для Москвы и области актуальны такие показатели:

Сечение деревянных брусьев для устройства мауэрлата – 10х10 см, 15х10 см, 15х15 см.
Диагональные ендовы, стропильные ноги делаются из деревянных брусьев 20х10 см.
Сечение изделий для устройства прогонов можно выбрать из 10х10 см, 20х10 см, 15х10 см.
Сечение деревянного бруса для монтажа затяжки – 15х5 см.
Сечение изделий для ригелей – 15х10 см, 20х10 см.
Сечение брусков для стоек – 10х10 см, 15х15 см.
Сечение изделий для обустройства кобылки, карниза, подкосов – 15х5 см.
Для выполнения подшивки и лобовой доски – деревянная доска 2,2х10 см.

Пример расчета сечения стропил

Схема усиления стропильной балки.

В данном примере вы сможете увидеть, для какой крыши дома, какое количество материала и с какими характеристиками понадобится. Расчет будет вестись с использованием следующих исходных данных:

Суммарная расчетная нагрузка на всю кровлю – 317 кг/м2.
Нормативная нагрузка – 242 кг/м2.
Уклон скатов – 30 °. В горизонтальной проекции один пролет имеет длину 450 см, состоящую из участков длиной в 300 см и 150 см.
Стропила монтируются с шагом в 80 см.

Ригели крепятся при помощи болтов. Гвозди использовать нежелательно, т.к. они ослабляют материал. В случае с древесиной 2-го сорта сопротивление будет равняться 0,8. При ослабленном сечении сопротивление на изгиб составляет 104 кг/м².

Нагрузка системы рассчитывается на каждый метр погонных стропил. В рассматриваемой ситуации она составит 0,8х317=254 и 0,8х242=194 кг/м.

В случае если скат имеет угол не более 30 °, то система стропил относится к категории изгибаемых. В данном случае наибольший момент изгибания рассчитывается так: 254х(33+1,53)/8х(3+1,5)=-215 кг/м.

Используется значение в -21500 кг/м. В таком расчете знак «-» указывает на то, что изгиб действует в противоположном направлении от прикладываемой рабочей нагрузки.

Далее, вам нужно определить момент сопротивления на изгиб для стропил. Для этого разделите 21500 на 104. Получится, что сопротивление составит 207 см³.

Стропила чаще всего изготавливаются из деревянных брусков, имеющих сечение с шириной в 5 см. Для определения нужной высоты стропил с учетом расчетных данных по сопротивлению нужно сделать следующее: разделить 207 на 5, затем умножить полученные данные на 6 и извлечь из значения квадратный корень. Для данного примера результат расчета будет составлять 16 см.

Планируемая высота равняется 16 см, а сечение составляет 5 см. В соответствии с ГОСТом, максимально соответствующим этим параметрам нормативным значением является стропила с параметрами 17,5х5 см. Данное значение рассчитано для пролета длиной в 3 м.

Вам надо определить инерционный момент для стропильной ноги. В этом примере он рассчитывается так: 5х17,53/12. Нехитрые вычисления дадут значение в 2233 см³.

После этого рассчитайте значение для прогиба. Для этого примера нужно попросту разделить 300 на 200. Расчет покажет, что значение для прогиба равняется 1,5 см.

Определите прогиб для нормативных нагрузок. Результатом расчета для этого примера является 1. Сверившись с нормативной документацией, вы увидите, что рассчитанное значение в 1 см меньше нормативного, которое составляет 1,5 см. То есть сечение в 17,5х5 см подобрано правильно, и вы можете смело использовать данный материал для обустройства стропильной системы своей кровли.

Для того чтобы система стропил вашего дома была максимально надежной, прочной и спокойно переносила все предполагаемые нагрузки, нужно сделать правильный расчет сечения бруса, который и будет выполнять функцию основного строительного материала кровли. Расчет выполняется с применением ряда формул и требует использования специальных справочников с утвержденными нормативными показателями для конкретного региона. Должны быть рассчитаны снеговые нагрузки, ветровые нагрузки и прочие значимые показатели.

как рассчитать площадь, длину стропил и расстояние между ними

Автор Анастасия Микитало На чтение 11 мин. Опубликовано 13.09.2017

Стропильная система — это основная часть крови, которая воспринимает все нагрузки, действующие на крышу, и противостоит им. Чтобы обеспечить качественное функционирование стропил, требуется правильный расчёт параметров.

Как рассчитать стропильную систему

Чтобы сделать расчёт применяемых в стропильной системе материалов своими силами, представлены упрощённые расчётные формулы с целью повысить прочность элементов системы. Данное упрощение увеличивает количество применяемых материалов, но если крыша имеет небольшие габариты, то такое увеличение будет незаметным. Формулы позволяют рассчитать следующие виды крыш:

односкатные;
двускатные;
мансардные.

Срок службы крыши во многом зависит от правильного расчёта

Видео: расчёт стропильной системы

Расчёт нагрузки на стропила двускатной крыши

Для постройки наклонной кровли необходим несущий прочный каркас, к которому будут крепиться все остальные элементы. При разработке проекта выполняется расчёт требуемой длины и площади поперечного сечения стропильного бруса и других частей стропильной системы, на которые будут действовать переменная и постоянная нагрузки.

Для расчёта системы нужно учитывать особенности местного климата

Нагрузки, которые действуют постоянно:

масса всех элементов конструкции крыши, таких, как кровельный материал, обрешётка, гидроизоляция, теплоизоляция, внутренняя обшивка чердака или мансарды;
масса оборудования и различных предметов, которые крепятся стропилам внутри чердака или мансарды.

Переменные нагрузки:

нагрузка, создаваемая ветром и выпавшими осадками;
масса работника, который выполняет ремонт или очистку.

К переменным нагрузкам также относятся сейсмическая нагрузка и другие виды особых нагрузок, которые предъявляют дополнительные требования к конструкции кровли.

От ветровой нагрузки зависит угол наклона ската

В большинстве областей Российской Федерации остро стоит проблема снеговой нагрузки — стропильная система должна воспринимать выпавшую массу снега без деформации конструкции (требование наиболее актуально к односкатным крышам). При уменьшении угла наклона крыши снеговая нагрузка возрастает. Обустройство односкатной крыши с близким к нулевому углом наклона требует установку стропил, имеющих большую площадь поперечного сечения, с маленьким шагом. Также постоянно потребуется выполнять её очистку. Это относится и к крышам с углом наклона до 25^о.

Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле: S = Sg × µ, где:

Sg — масса снегового покрова на плоской горизонтальной поверхности размером 1 м². Значение определяется согласно таблицам в СНиП «Стропильные системы» исходя из требуемой местности, в которой ведётся строительство;
µ — коэффициент, учитывающий угол наклона ската кровли.

При угле наклона до 25⁰ значение коэффициента составляет 1,0, от 25^о до 60^о — 0,7, свыше 60^о — значение снеговых нагрузок в расчётах не участвует.

Количество осадков влияет на расчёт крыши

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W = Wo × k, где:

Wo — величина ветровой нагрузки, определяемая согласно табличным значениям, учитывая характер местности, где ведётся строительство;
k — коэффициент, который учитывает высоту постройки и характер местности.

При высоте постройки, равной 5 м, значение коэффициентов составляет kА=0,75 и kБ=0,85, 10 м — kА=1 и kБ=0,65, 20 м — kА=1,25 и kБ=0,85.

Сечение стропила на крышу

Рассчитать размер стропильного бруса не составляет труда, если учесть следующий момент — кровля это система треугольников (относится ко всем видам кровли). Располагая габаритными размерами здания, значением угла наклона крыши или высоты конька и используя теорему Пифагора, определяется размер длины стропил от конькового бруса до наружного края стены. К этому размеру прибавляется длина карниза (в случае, когда стропила выступают за стену). Иногда карниз делается за счёт монтажа кобылок. Рассчитывая площадь крыши, значения длин кобылок и стропил суммируются, что позволяет вычислить необходимое количество кровельного материала.

Сечение бруса для стропил зависит от многих параметров

Для определения сечения применяемого бруса при возведении любого типа кровли, в соответствии с требуемой длиной стропила, шагом его установки и другими параметрами, лучше всего применять справочники.

Диапазон размеров стропильного бруса лежит в пределах от 40х150 до 100х250 мм. Длина стропила определяется углом наклона и расстоянием между стенами.

Увеличение наклона крыши влечёт за собой увеличение длины стропильного бруса, и, соответственно, увеличение площади поперечного сечения бруса. Это необходимо для того, чтобы обеспечить необходимую прочность конструкции. В то же время уровень снеговой нагрузки снижается, а это значит, что устанавливать стропила можно с большим шагом. Но увеличивая шаг, вы увеличиваете общую нагрузку, которая будет воздействовать на стропильный брус.

Делая расчёт, обязательно учитывайте все нюансы, такие, как влажность, плотность и качество пиломатериалов, если строится кровля из дерева, толщину применяемого проката — если кровля из металла.

Основной принцип расчётов заключается в следующем — величина нагрузки, действующей на крышу, определяет размер сечения бруса. Чем больше сечение, тем прочнее конструкция, но тем больше и её общая масса, а соответственно больше нагрузка на стены и фундамент здания.

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

Жёсткость конструкции стропильной системы является обязательным требованием, и её обеспечение исключает прогиб при воздействии нагрузок. Стропила прогибаются в случае допущенных ошибок в расчётах конструкции и величины шага, с которым устанавливается стропильный брус. В случае, когда данный дефект выявлен после окончания работ, необходимо укрепить конструкцию с помощью подкосов, тем самым вы увеличите её жёсткость. При длине стропильного бруса более 4,5 м применение подкосов является обязательным, так как прогиб будет образовываться в любом случае под воздействием собственного веса бруса. Данный фактор обязательно принимается во внимание при выполнении расчётов.

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

Стандартный шаг, с которым выполняется установка стропил в жилом доме, составляет порядка 600–1000 миллиметров. На его величину влияет:

расчётная нагрузка;
сечение бруса;
характеристика кровли;
угол наклона крыши;
ширина материала утеплителя.

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:

Выбирается оптимальный шаг установки.
Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
Полученное число округляется до целого.
Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.

Для того чтобы высчитать требуемое количество стропил, необходимо учесть межосевое расстояние между ними.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90^о, для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (L_дд+2×L_фс) × (L_c+L_кс), где:

L_дд – длина стены;
L_фс – длина свеса фронтона;
L_c – длина стропильного бруса;
L_кс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м².

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м².

Если в качестве кровельного материала используется черепица или мягкое покрытие в рулонах, то длина скатов станет на 0,6–0,8 м меньше.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Видео: стропильная система двускатной крыши

https://youtube.com/watch?v=fOlIW8FXVP8

Как рассчитать длину стропил вальмовой крыши

Несмотря на разнообразие типов крыш, их конструкция состоит из одних и тех же элементов стропильной системы. Для крыш вальмового типа:

Коньковая опорная балка или коньковый брус — является несущим элементом конструкции кровли вальмового типа. К нему выполняется крепление диагональных стропил. Длина бруса рассчитывается по формуле: L_конька= L — D, где L и D равны длине и ширине сторон здания.
Центральное стропило — брус, который располагается по краю стропильной системы и формирует угол наклона фронтонного ската крыши. Верхним краем упирается в коньковый брус. Длина центральных стропил рассчитывается по формуле: L_{центр.стропил} = h² + d², где h — высота конька, а d — расстояние от торца конька до стены.
В вальмовой крыше есть несколько типов стропил
Промежуточные или рядовые стропила — образуют поверхность трапециевидного ската. Устанавливаются согласно рассчитанному шагу. Длина рядовых стропил рассчитывается по аналогичной формуле для центральных стропил.
Диагональные стропила (боковые, рёбра, накосные или угловые стропила) — стропильный брус, который верхним краем упирается в торец конька, а нижней частью — в угол дома. Диагональные стропила обуславливают форму скатов кровли. Длина диагональных стропил рассчитывается по формуле: L_{диаг. стропил}=√(L²+d²), где L — длина центрального стропила, а d — расстояние от нижней части стропильного бруса до угла дома.
Для строительства вальмовой крыши нужно расчитать размеры каждого стропила в отдельности
Нарожники или короткие стропила — короткий стропильный брус, который верхним концом монтируется к диагональному стропилу и формирует угловую часть трапециевидного ската. Длина нарожников рассчитывается по следующим формулам:
- первый нарожник L₁= 2L/3, где L — длина промежуточного стропила;
- следующий нарожник L₂= L/3, где L — длина промежуточного стропила.
Расчёт необходимого удлинения стропил для образования свеса карниза выполняется по формуле DL = k/cosα, где k — расстояние от края свеса карниза до стены, cosα – косинус угла наклона кровли.
Угол наклона рядовых стропил определяется по формуле Β = 9^о— α, где α – угол наклона ската кровли.

Видео: стропильная система вальмовой крыши

Что влияет на угол наклона стропил

Например, наклон односкатной кровли равен порядка 9–20^о, 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 60^о. 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 9^о до 60о^.Очень часто результат расчётов показывает, что идеальный угол наклона лежит в пределах от 20^о до 40^о. 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.

Расчет стропильной системы крыши: программа, нагрузка, прочность

Одна из важнейших частей скатной крыши — это стропильная система, состоящая из прочных и надежных балок. Именно стропила являются основанием для кровли. При этом важно, чтобы используемые материалы могли легко выдерживать не только кровельную конструкцию, но и давление снежных или ледяных масс в зимний период, а также ветровые нагрузки в течение всего года. В связи с этим, прежде чем приступить к установке стропил, следует произвести необходимые расчеты, учитывая все возможные факторы и нюансы. Конечно, заказать просчет стропил можно в различных строительных компаниях, однако, подобная услуга обойдется в довольно приличную сумму, поэтому оптимальным вариантом может стать самостоятельный расчет. Итак, как рассчитать стропильную систему крыши правильно? Разумеется, прежде чем перейти к главному вопросу, стоит изучить особенности стропил и разновидности конструкции.

Особенности стропильной системы

Чтобы сделать расчет стропильной системы, следует понимать, что она собой представляет. Итак, стропила – это несущая конструкция кровли, которая принимает на себя все внешние нагрузки, в виде снежных наносов, сильных ливней или шквальных ветров. Главные ее элементы – это:

мауэрлат – основание крыши под стропила;
вертикальные стойки – необходимы для максимальной устойчивости стропильной системы;
стропильные наклонные ноги – определяют наклон ската крыши и ее общий вид;
прогоны – выделяют боковые и коньковые разновидности прогонов, элементы необходимы для скрепления и поддержания стропильных ног;
затяжки, ригели – фиксирующие элементы;
подкосы – диагональные поддерживающие брусья, придающие устойчивость стропилам;
конек – верхний брус, укладываемый в месте стыка двух скатов кровли;
кобылки – элемент, позволяющий увеличить длину недостаточно длинных стропил в случае монтажа свеса крыши;
ферма – совокупность стоек, раскосов, обрешетки и прочих элементов, составляющих основу кровельной системы.

Приступая к расчету стропил, следует произвести расчет каждого отдельного элемента. Также важно соблюдать требования к стропильной системе, это поможет выбрать правильный материал, а также создать наиболее прочную и долговечную кровлю.

Основные требования при выборе материала стропил

Сегодня, довольно многие владельцы собственных домов отдают предпочтение кровлям из древесины. Как правило, стропильная система производится из хвойных древесных пород. При этом брус должен обладать влажностью не более 20 %. Это, так называемая, воздушно-сухая древесина, которая отличается необходимой прочностью и легкостью. Кроме процента влажности при выборе дерева следует соблюдать и такие условия, как:

наличие минимального количества сучков, трещин и других возможных дефектов, для этого стоит выбирать древесину 1 или 2 сорта. При выборе дерева 3 сорта следует обращать внимание, чтобы на 1 м доски или бруса было не более 3-4 сучков высотой до 3 см, а при наличии трещин, их длина и глубина должны быть небольшими;
для несущих, капитальных элементов, таких как стропильные ноги, мауэрлат, конек и так далее, рекомендуется использовать брус толщиной более 5 см, оптимально применять изделия с квадратным или прямоугольным сечением от 10 до 20 см;
при выборе хвойных досок допускается длина изделий до 6,5 м, а если используются лиственные породы, то длина пиломатериала не должна превышать 4,5 м. Как правило, лиственные породы используются для таких конструктивных частей, как прогоны и мауэрлат. Также стоит отдавать предпочтение твердым породам.

Важно! Вся возводимая система должна обладать жесткостью и прочностью. То есть готовая конструкция должна иметь надежную фиксацию и быть неподвижной. Если хоть один элемент не соответствует данному требованию, то велика вероятность того, что крыша может быть разрушена при ураганном ветре либо сильном снегопаде, при этом будет неважно как правильно произведен расчет деревянных стропил крыши. В самой плачевной ситуации разрушена будет не только кровля, но и стены строения. Также стоит иметь в виду, что стропильную систему следует делать легкой, особенно в случае, когда используются деревянные несущие стены. Чтобы иметь возможность применять прочные и надежные балки, но при этом не утяжелять конструкцию, рекомендуется выбирать пиломатериал с низким процентом влажности, то есть примерно 10-15 %. Также не стоит забывать про обработку деревянных элементов антисептиками, антипиренами, гидрофобизаторами и другими защитными препаратами. Прежде чем приступить к вопросу, как же правильно рассчитать стропильную систему, следует получить представления о видах стропил.

Видео по теме:

Разновидности стропил

Конкретный вид стропил зависит от типа крыши и, производя расчет стропильной системы, это следует учитывать. Например, кровля может быть двухскатной или четырехскатной, соответственно и стропила будут рассчитываться по-разному. При этом наличие конструктивных элементов и принцип их монтажа остается практические неизменным. Сегодня принято выделять 2 основные разновидности стропильных систем.

Наслонные стропила – в этом случае стропильные ноги опираются на стены строения, а их середину подпирает промежуточная опора. Монтируется подобная система в случае необходимости, если делать пролеты длиной более 5-7 м. Каждая дополнительная опора может увеличить длину пролета на 3-4 м.
Висячие стропила – устанавливаются, когда расстояние между наружными стенами, на которые устанавливается стропильная система не более 6,5 м.

Выбрав конкретный тип кровли, а также разновидность стропильной системы, можно переходить к выполнению всех необходимых расчетов, то есть расчета сечения стропил, нагрузки, длины и высоты балок и так далее.

Расчет нагрузки на стропила

Проводя расчет стропил крыши самостоятельно, рекомендуется принимать увеличенные параметры, благодаря чему можно иметь определенный запас прочности кровли. Конечно, при этом увеличиться расход стройматериалов, однако, вопросы безопасности дома все же стоит выносить на первое место. Итак, первым делом стоит брать во внимание все возможные нагрузки, которые будут воздействовать на кровельную конструкцию. В частности, к таким нагрузкам можно отнести снеговые и ветровые нагрузки. Также при расчете нагрузки на стропильную систему стоит учитывать довольно много особенностей. Включая такие факторы, как:

вес кровельного материала;
вес обрешетки;
вес утеплителя, гидро- и пароизоляции;
вес стропильной системы.

Только рассчитав каждый пункт, можно сделать расчет стропильной системы. Например, формула для расчета снеговой нагрузки будет выглядеть следующим образом:

S = Sрасч.·μ,
где S – это искомый параметр, Sрасч. – значение веса снега на 1 кв.м, которое следует брать из действующих на определенной территории СНиПов, а μ – коэффициент, рассчитанный из угла наклона крыши. Для расчета ветровой нагрузки, также можно воспользоваться формулой:

Wm = Wo·k·c,
где Wo – это нормативный параметр ветрового давления, определяемый по СНиПам, действующим в регионе, k – это коэффициент, ветрового давления, зависящий от высоты крыши над землей и с – это аэродинамический коэффициент, который зависит от формы кровли. Зная все исходные величины сделать расчеты не составит труда. Однако, сегодня совсем не обязательно все необходимые измерения и расчеты производить в ручном режиме. Ведь для этих целей созданы специальные программы, например, программа для расчета стропильной системы или программа расчета стропил и ферм. К таким программам можно отнести:

Stropila;
AutoCAD;
Аркон;
Онлайн сервисы расчета (строительные калькуляторы).

Каков принцип работ такого ПО? Он довольно прост, необходимо ввести все параметры из СНиПов или плана строения в соответствующие окна или строки, после чего нажать кнопку «рассчитать» и программа выдаст результат. Как правило, данные ресурсы включают в себя все необходимые расчеты, то есть ветровую и снеговую нагрузку, а также расчет суммарной нагрузки, расчет распределенной нагрузки, расчёт стропильной системы и так далее. Также в программах имеются карты со значением ветрового давления и веса снегового покрова во всех регионах. Сделать вычисления в подобных приложениях смогут даже не подготовленные пользователи, при этом все параметры будут наиболее точными. Кроме того, следует иметь в виду, что определенные параметры являются постоянными и их можно узнать в инструкциях к стройматериалам либо в интернете.

Вид кровельного покрытия и его вес

В зависимости от того, какой планируется использовать материал для кровли, изменяются и нагрузка на стропильные системы. Практически все виды покрытий имеют фиксированный вес, благодаря чему производить расчет довольно легко. Рассмотрим значение веса основных разновидностей кровельных покрытий, которые предоставляют производители при изготовлении.

Название кровельного материала	Удельный вес в кг на 1 кв.м крыши
Металлочерепица	4-5
Профнастил	4-5
Ондулин	4-6
Битумная черепица	8-12
Шифер	10-15
Керамическая черепица	35-50
Цементно-песчаная черепица	40-50

Что касается массы чернового настила, стропильной системы и обрешетки, то данные значения принято считать стандартными. В частности, черновая кровельная конструкция будет иметь вес 18-20 кг/кв.м, деревянная обрешетка – 8-10 кг/кв.м и стропила – 15-20 кг/кв.м. Суммируя все значения можно легко найти искомый параметр нагрузки на стропильную систему.

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:

Посмотрите еще статьи:

Сечение стропил: как правильно выбрать

Крыши с наклонными стропилами устраивают в домах со средними опорными стенами. Такие крыши экономичны и относительно просты в изготовлении и эксплуатации. Материалом для них служит круглый лес диаметром 150-200 мм или доски толщиной 40-60 мм.

Конструкция стропил определяется с учетом:

уклона крыши
длины перекрываемого пролета
сечения стропил и обрешетки
массы кровельного материала и снежного покрова, ветровой нагрузки
расстояния между стропилами

Таблица 1. Спецификация материалов для стропил

п/п	Диаметр бревна, см	Высота досок для брусьев при их толщине, см							При удельной нагрузке на 1 пог.м длины стропил, кг
		4	5	6	7	8	9	10	75	100	125	150	175
		Сечение стропил, см							Длина стропил, см
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
1	12	18	17	16	15	14	13	12	4,5	4	3,5	3	2,5
2	14	20	19	18	17	16	15	14	5	4,5	4	3,5	3
3	16	—	21	20	19	18	17	16	5,5	5	4,5	4	3,5
4	18	—	—	22	21	20	19	18	6	5,5	5	4,5	4
5	20	—	—	—	23	22	21	20	6,5	6	5,5	5	4,5
6	22	—	—	—	—	24	23	22	—	6,5	6	5,5	5

Для этого, допустим, мы знаем, какую надо перекрыть крышу, а снеговую нагрузку берем по I-V температурной зоне от -3о до -18о. По VI-VIII температурной зоне от -25о до -31о снеговая нагрузка выше. Сечения стропил в зависимости от их длины и нагрузки можно подобрать по таблице.

Пример расчета сечения стропил

Удельная нагрузка на 1 м длины стропил Рус определяется умножением удельного веса крыши (вместе со снеговой нагрузкой) на коэффициент, зависящий от расстояния между стропилами Крс. Например, известно:

вес снегового покрова на горизонтальную плоскость Рсн.н — 100 кг/м2
уклон крыши — 30 градусов
кровля будет выполняться — из волнистых асбоцементных листов
длина перекрываемого пролета или длина стропильной ноги (до подкоса) — 3,5 м
расстояние между стропилами (для кровли из асбоцементных листов) — 1,2 м

Выполним расчет нагрузки снега при наших показателях: Рсн. = Рсн.н х К = 100 х 0,8 = 80 кг/м2

где:

К = 0,8 — коэффициент, зависящий от уклона кровли (см. puc 12-1a) принимается по таблице 2 — графа 5 и строка 5
Вес конструкции кровли Рк = 40 кг/м2 — принимается по таблице 2 — графа 7 и строка 5

Общая удельная нагрузка на 1 м2 крыши:

Рук. = Рсн. + Рк = 80 + 40 = 120 кг/м2
Удельная нагрузка на 1 м длины стропил равна общей удельной нагрузке на крышу, умноженной на коэффициент, зависящий от расстояния между стропилами (1,2 м):
Рус. = Рук. х 1,2 = 120 х 1,2 = 144 кг/м2

Т. е. принимаем нагрузку приблизительно 150 кг на 1 м длины стропил. Зная удельную нагрузку на стропила (150 кг/м) и свободную длину стропил в горизонтальной проекции (3,5 м — длина перекрываемого пролета), подбираем сечение стропил по таблице 1.

В нашем примере это графа 13 и строка 2 по таблице 1 — сечение стропил (при шаге стропил через 1,2 м и длине перекрываемого пролета 3,5 м) — из круглого леса принимается диаметр — 14 см;
если стропила будут выполняться из пилолеса, то принимается брус размером 8 х 16 см или по этой же строке на Ваш выбор.

Таблица 2. Вес 1 м2 крыши в кг (по горизонтальной проекции)

п/п	Кровля	Уклон крыши				Вес 1 м2 крыши в кг (по горизонтальной проекции) Рк	Общая удельная нагрузка на 1м2 кровли
п/п	Кровля	градус	%%	Коэффициент уклона крыши К	Отношение высоты к длине	Вес 1 м2 крыши в кг (по горизонтальной проекции) Рк	Общая удельная нагрузка на 1м2 кровли
1	2	3	4	5	6	7	8
1	Рулонная (толь, рубероид) однослойная	2-14	3-25	0,03-0,25	1/33-1/4	40	По расчету
2	То же, двухслойная	8-14	15-25	0,15-0,25	1/7-1/4	35	То же
3	Кровельная часть с одинарным фальцем, черная	14-60	25-180	0,25-1,8	1/4-1/0,6	20	То же
4	То же, оцинкованная	14-60	25-180	0,25-1,8	1/4-1/0,6	20	То же
5	Асбоцементные волнистые листы усиленного профиля	14-45	25-100	0,25-1,0	1/4-1/1	40	То же
6	То же, обычного профиля	18-60	32-180	0,32-1,8	1/3-1/0,6	25	То же
7	Тесовая	30-60	60-180	0,6-1,8	1/0,7-1/0,6	30	То же
8	Драночная четырехслойная	30-60	60-180	0,6-1,8	1/0,7-1/0,6	30	То же
9	Черепичная ленточная	30-60	60-180	0,6-1,8	1/1,7-1/0,6	60	То же

Если Вы будете делать уклон кровли ниже 45о, то не исключено, что крышу придется чистить от снега. Тогда к весу 1м2 кровли надо прибавить ещё и вес человека для расчета сечения стропил, но не более 175 кг/м2 общего веса на 1м2 кровли (смотрите таблицу 1).

ЗАО «Бобровский Завод Железобетонных Конструкций «ЭНЕРГИЯ», 2021

расчетов, установка, крепление, монтаж. Набор инструментов для монтажа крыши

Любая скатная крыша имеет скатную систему. Подбор и расчет стропильной системы необходимо производить с учетом необходимых для нее опор, а также типа кровли, размеров и формы перекрываемых конструкций. После расчета стропильной системы двускатной крыши можно выбрать желаемый размер стропильной ноги, а также обеспечить высокую прочность кровли.

Виды и устройство стропильной системы двускатной крыши

Эту систему следует выбирать исходя из условий и количества опор, а также расстояния между ними.

Например, стропила слоистого типа будут опираться на несущие стены конструкций (снаружи), а также на доп. опоры внутри, если вдруг между основными окажется расстояние более четырех с половиной метров. В нижней части стропильная нога опирается на балки, которые переносят вес между крышей и стеной конструкции.Что касается верхнего торца, то его соединяют с прогоном конькового типа, а также с другой стропильной ногой.

Подвесная стропильная система двускатной крыши имеет затяжку, расположенную на уровне расположения нижних опорных узлов, а может и выше их. Здесь нет промежуточных опор. Что касается расстояния между носителями снаружи, то оно должно быть до шести с половиной метров. Этот вариант относится к треугольной ферме, и между ними расстояние по плану от 1.От 3 до 1,8 метра.

Покрытие

Типы кровли Eternit — волокнистые или плоские асбоцементные листы. Они дешевы и просты в установке.

Сланец относится к вариантам сланцевой кровли; они изготовлены из природных материалов — слоистого сланца. Сланец также включает ондулин и еврошифер.

Металлические покрытия используются для покрытия жилых домов. Они надежно защитят от атмосферных воздействий, легки и просты в установке.Сюда входят алюмоцинк, оцинкованный и гофрированный картон.

Рулонный тип относится к мягкой кровле. Он обладает свойством не пропускать влагу и очень устойчив к негативным воздействиям окружающей среды. Их также легко монтировать. Это рубероид, битополимерный материал, мембранная кровля.

Некоторые люди используют деревянную кровлю. Но очень редко, так как их сложно установить.

Варианты кровли, пропускающие свет, изготавливаются из стекла, полимера.

Мы связали

Именно обрешетка является основанием крыш. Его делают из балок или деревянных досок. Если устанавливается деревянная, металлическая, черепичная крыша, выбирается брус сечением:

5 на 5 см, если расстояние между стропилами 1,1 м в пределах одного метра).

5 на 6 см, если шаг стропил от 1,2 до 1,3 метра.

6 на 6, если шаг 1,4 или 1,5 метра.

В остальных случаях плат может быть до 2.Толщина 5 см.

Используются варианты бревен из древесины, которые распиливаются буквально по одной кромке. Для изготовления слоистых стропил больше подойдет сечение оцилиндрованного бревна диаметром от 12 до 20 см.

Как рассчитать стропильную ногу столешницы?

Между ног может быть расстояние от метра до полутора. Их сечение необходимо определять в соответствии с расчетами. За это признают прочность и жесткость конструкций.Поэтому нужно узнать, какая постоянная нагрузка на стропило, в которую входят регулярные нагрузки и снег, на каждый погонный метр.

Для проведения расчетов необходимо знать такие данные как:

Шаг, с которым устанавливаются стропильные ноги
На какой угол наклонена крыша?
Какие размеры крыши

Какие параметры будут выбраны и вообще много коэффициентов, зависит от выбранного материала для кровли и ее детального состава.

Следует учитывать, что между балками и стропильными ногами должно быть надежное сопряжение. Благодаря этому стены конструкций не будут разрушительно раздираться. Если у вас деревянные конструкции, их нужно периодически осматривать.

Варианты двускатной крыши сегодня довольно распространены. Но правильно устроив крышу, вы получите прочное, красивое и очень прочное жилье!

Правильно спроектированная и собранная по технологии крыша служит преградой, предотвращающей попадание холодного воздуха и влаги в дом.Снаружи невооруженным глазом мы видим лишь небольшую часть конструкции — кровельное покрытие. Но каркас крыши, который является наиболее важным элементом, выполняет основные несущие функции и принимает на себя воздействие ветровых и снеговых нагрузок.

Чтобы он не деформировался в результате эксплуатации, необходимо правильно рассчитать размер сечения его элементов и определить расстояние между ними с учетом веса рубероида, уклона и климатических условий. условия.В этой статье мы расскажем, что такое стропильная система двускатной крыши дома, из чего она состоит, как спроектирована и собрана своими руками.

Стропильная система для двускатной крыши дома — это система связанных между собой несущих элементов, которые вместе составляют каркас конструкции.

Изготавливается из дерева или металла в соответствии с расчетом нагрузок, которые будут действовать на них в процессе эксплуатации. Каркас фермы крыши выполняет следующие функции:

Придает скатам крыши необходимый уклон … Традиционную форму в виде равностороннего прямоугольника двускатной крыши придает именно стропильный каркас, образующий скат между основанием крыши и ее коньком. Наклонная поверхность позволяет снегу и воде свободно соскальзывать со склона.
Распределяет нагрузку от веса кровельного пирога … Вес кровельного пирога с учетом снеговой нагрузки может доходить до 500 кг / м2, поэтому двускатная крыша подвергается сильным нагрузкам, особенно зимой.Стропила двускатной крыши равномерно распределяют приходящийся на них вес, а затем передают нагрузку на несущие стены и фундамент дома.
Основа крепления теплоизоляции и рубероида … Каркас стропильной крыши служит своеобразным каркасом конструкции, вокруг которого строится ее «тело». Между стропильными ногами следует установить утеплитель, а к обрешетке закрепить кровельное покрытие, предохраняющее от проникновения влаги.

Обращаем ваше внимание, что конструкция стропильной системы двускатной крыши достаточно сложна для проектирования и сборки, особенно если у мастера нет достаточного опыта. Ведь для того, чтобы она могла выдерживать интенсивные нагрузки, необходимо правильно рассчитать сечение стропил и шаг стропил с учетом уклона и длины откосов, используемого рубероида, а также составить чертеж, по которому будет производиться сборка.

Виды стропильных систем

Стропильные системы различаются по многим факторам, их состав зависит от особенностей планировки деревянного или кирпичного дома, общего веса кровельного пирога, материала, из которого изготовлен каркас, а также типа кровли.

Важной характеристикой конструкции является ее несущая способность, которая определяет, какой вес они могут выдержать без деформации. По характерным признакам различают следующие виды стропильных систем:

Наслонная

Стропильный каркас слоистого типа называется каркасом, стропила которого имеют 2 точки опоры.Верхний конец стойки опирается на коньковую балку, установленную на вертикальных стойках, прикрепленных к внутренней стене. А нижним концом он устанавливается на мауэрлат.

Сборка стропильной системы слоистого типа на двускатной крыше возможна только при размещении внутри дома хотя бы 1 несущей перегородки или капитального столба. Такую конструкцию часто называют безупорной, потому что вторая точка опоры стропил компенсирует расширяющуюся нагрузку на стены дома, которую предполагает подвесная схема установки каркаса.

Стропильные ноги слоистого типа испытывают нагрузку только на изгиб, которую можно устранить с помощью различных подкосов. Стропильная система позволяет перекрывать дома шириной до 14 метров .

Подвешивание

Подвесная стропильная система отличается тем, что ее стропила опираются только нижним концом на балку мауэрлата, установленную на внешних несущих стенах. Верхний конец стропильных ног данной конструкции ни на что не опирается, а скорее висит в воздухе, что вызывает 2 вида нагрузки: изгиб и расширение.

Растягивающая нагрузка при такой раскладке элементов на наружные стены настолько велика, что ее приходится компенсировать с помощью многочисленных ригелей и стяжек, за счет которых стропильные пары связываются между собой.

Устройство двускатной крыши с подвесными стропилами состоит из треугольных ферм, жесткая форма которых не подвергается нагрузкам. Считается, что сложность подвесной схемы намного выше.

Стропильная система двускатной крыши своими руками легко монтируется, если правильно рассчитать шаг стропил, то есть расстояние между стропилами и размер их сечения.

Комбинированный

Сочетая в себе лучшее из обеих систем, она признана самой надежной. Применяется в тех случаях, когда внутри помещения в качестве опоры внутри дома используются не стены, а колонны. Тогда подвесные и слоистые стропила можно чередовать с целью усиления конструкции за счет дополнительных элементов без увеличения расхода стройматериалов.

Важно! Раздвижная стропильная крыша — еще один вид каркаса, отличающийся тем, что стропильные ноги устанавливаются на мауэрлат не с помощью жесткого крепления, а с помощью подвижной опоры.Раздвижное крепление позволяет крыше изменять свои размеры в пределах запаса хода при усадке деревянного дома.

Проект

Устройство стропильной системы двускатной крыши любого из перечисленных типов представляет собой сочетание вспомогательных и опорных элементов. Они равномерно распределяют вес кровельного пирога, а также компенсируют возникающие между ними расширяющие и изгибающие нагрузки.

Сечение, длина и шаг стропил определяются инженерным расчетом с учетом веса кровельного пирога, климатических условий в районе строительства и уклона конструкции.В состав стропильного каркаса двускатной крыши обычно входят следующие элементы:

Мауэрлат … Установите брус мауэрлата на внешние стены дома, на которые опираются скаты кровли. Он служит для смягчения давления на опоры и равномерного распределения нагрузки от веса кровельного пирога. Изготавливается из прочного бруса сечением 150х150 мм или 200х200 мм и крепится к верхнему поясу стен с помощью анкерных болтов или длинных металлических шпилек.
Подоконник … Это аналог мауэрлата, только устанавливается на внутренние несущие стены, а для крепления на нем конькового прогона необходимо выставлять вертикальные стойкие.
Стропильные ноги … Этим термином обозначаются элементы каркаса, которые изготавливаются из досок сечением 150-40 мм и устанавливаются под углом к основанию кровли, образуя угол наклона ската. Что делать, расстояние между стропилами, их длина и толщина определяются расчетом с учетом общих нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации.
Затяжка … Затяжкой называют балки, которые размещаются горизонтально и соединяют вместе ноги одной пары стропил, чтобы снизить разрывную нагрузку на внешние стены конструкции. Ригель — это затяжка, устанавливаемая под самым коньком конструкции.
Стеллажи … Стойка — это вертикальная балка, которая размещается на станине для поддержки коньковой балки. Определить, какое расстояние должно быть между стойками, несложно, ведь он повторяет шаг стропил.
Раскосы … Распорки, расположенные по диагонали, которые поддерживают стропильные ноги посередине или внизу, предотвращая их изгиб, называются распорками.

Обратите внимание, что только расчет временных и постоянных нагрузок, которым они будут подвергаться в процессе эксплуатации, может определить, как правильно расположить элементы стропильной системы. Расчет общего веса кровельного пирога помогает определить правильное расстояние между стропилами, рассчитать их длину и необходимую толщину.

Расчет стропильной системы двускатной крыши основан на том, что по фронтальному размеру она имеет форму равностороннего треугольника, стороны которого легко рассчитываются по несложным тригонометрическим формулам.

Эти несложные расчеты помогают определить оптимальное расстояние между стропилами, их толщину и длину. Расчетный расчет выполняется в следующей последовательности:

Определить конструкцию и уклон крыши … Есть разные способы выбора типа и уклона кровельной конструкции. Этот параметр зависит от климатических условий и эксплуатационных характеристик выбранного рубероида.
Определите общую нагрузку на конструкцию … Для этого сложите постоянные нагрузки (вес кровельного покрытия, собственный вес каркаса, теплоизоляции и полов) с временными нагрузками (снеговая нагрузка, ветровая нагрузка). ), умножьте на поправочный коэффициент, учитывающий крутизну уклонов, а затем добавьте к этой цифре 10-15%, чтобы каркас имел определенный запас прочности.
Рассчитайте длину стропильных ног … Для этого воспользуйтесь теоремой Пифагора, поскольку ферма представляет собой равносторонний треугольник. Получается, что квадрат длины стропильной ноги равен сумме квадратов высоты кровли и половины длины зачатка. Зная, как рассчитать длину стропил, можно рассчитать высоту конька.
Определить сечение элементов … Оптимальное сечение элементов выбирают по таблицам в соответствии с длиной стропильных ног и расстоянием между ними.Чем больше этих показателей, тем толще должно быть стропило.

Помните, что перед расчетом стропил для крыши нужно определиться с основными параметрами конструкции. В частности, необходимо точно знать высоту конька и уклон крыши, а также размеры перекрываемого помещения. Результатом расчета элементов кровли должна стать подробная схема стропильной системы, отражающая их размеры и углы между ними.

Рассчитываем угол наклона

Угол наклона откосов выбирается не в зависимости от эстетических предпочтений, а исходя из погодных условий с учетом кровельного материала. Более крутые склоны 40-45 градусов строят в районах с большим количеством снежного покрова, более пологие 10-20 градусов в местах с сильными порывами ветров.

Учтите, что чем круче уклон, тем выше расход материалов, тем выше общая стоимость кровли.Обязательно учтите требования к материалу:

Плитка, шифер требует уклона не менее 22 градусов, иначе осадки просачиваются через стыки между элементами.
Металлочерепица укладывается под углом не менее 14 градусов, так как сильно страдает от порывов ветра, может деформироваться или даже отлететь.
Мягкая крыша допускает угол наклона до 5-10 градусов, что позволяет перекрывать ею откосы любой геометрии.
Ондулин считается одним из самых надежных материалов и может применяться даже для крыш с уклоном менее 6 градусов.
Профилированные листы нельзя укладывать под углом менее 15 градусов, однако даже откосы с допустимым уклоном следует обработать герметиком для лучшей гидроизоляции.

Монтажная техника

Перед установкой каркаса крыши необходимо произвести расчет параметров ее элементов, исходя из расчета общей нагрузки на конструкцию, а также создать подробный чертеж, отражающий его результаты.

Имея перед собой каркасную схему, намного проще качественно установить стропильную систему двускатной крыши. Технология сборки конструкции подразумевает такую последовательность:

Сначала укладывается мауэрлат на верхний пояс наружных стен, на который будут опираться откосы, а на внутренние перегородки монтируется грядка, если система слоистая. Эти элементы необходимо надежно закрепить анкерными болтами или шпильками.
Затем крепятся стропила.Их крепят гвоздями к мауэрлату, а также соединяют между собой металлической пластиной. Стоит напомнить, что в стропилах делают пьяную под балку мауэрлата, а не наоборот. Сначала устанавливаются стропила, расположенные по краю, чтобы по ним установить уровень, по которому будут выравниваться остальные пары.
После установки стропил следует установить вспомогательные опорные элементы, которые будут их поддерживать — подкосы, затяжки, усадки. Для более надежной фиксации перекладины ее конец делают с выступом в половину толщины перекладины и подрезают к стропилу, закрепляя гвоздями в нескольких местах.
Поверх стропильных ног прибивается обрешетка, на которую крепится рубероид. Материал и шаг обрешетки выбирают в соответствии с характеристиками рубероида и уклоном кровли.

Помните, что правильно спроектированная и собранная стропильная система — залог прочности, надежности и долговечности двускатной крыши. Поэтому не пренебрегайте помощью профессиональных кровельщиков и дизайнеров при создании проекта кровли для своего дома.

Видеоинструкция

Стропильная система любого объекта по стоимости равноценна несущим конструктивным элементам дома. Кровля играет роль узла, под которым собираются ребра жесткости здания. Соответственно, при установке кровли своими руками нужно придать максимальную ценность всем единицам конструкции даже при использовании простого варианта — двускатной.

Преимущества двускатных крыш

Вариантов скатных стропильных систем очень много.Среди них особенно популярен простой симметричный. Почему? Вот его преимущества:

На основе двускатной крыши созданы вариации, отражающие специфическую архитектуру здания.
Простые вычисления, которые легко понять.
Цельная конструкция создает благоприятные условия для сухости внутреннего пространства и беспрепятственного прохождения воды, таяния снега, образования льда.
Ремонтопригодность, прочность и долговечность двускатной крыши намного выше, чем у других вариантов.

В зависимости от площади у домовладельцев всегда есть возможность обустроить подкровельное пространство, сделать из него полноценный пол или чердак. Одним словом, двускатная крыша — правильное и выгодное решение для любого объекта, будь то жилой дом, дачный домик или баня.

Элементы стропильной системы

В зависимости от типа кровли конструктивные элементы различаются. Без знания назначения каждого устроить дома надежное покрытие невозможно.Разберем подробнее:

Мауэрлат

Основа стропильной системы. Это брус сечением не менее 150 мм, либо двутавровый, если конструкция крыши металлическая. Располагается на несущих стенах объекта. Его цель — равномерно распределить нагрузку на систему по всей конструкции дома.

Стропильная опора

Конструктивная базовая единица системы. Вместе с другими он образует стропильную систему — усиливает прочность всей кровли.Изготавливается из деревянного бруса, который по сечению не уступает мауэрлату или профильным трубам.

Стропильная рейка

Вертикальный стержень или трубы. В зависимости от варианта двускатной крыши столбы могут располагаться по центру и / или по бокам. Они принимают на себя часть веса всей стропильной системы, поэтому размер сечения составляет 150 мм.

Фермы

Горизонтальные балки размещаются на стойках и под коньком для поддержки стропильных ног.Обеспечивают жесткость конструкции и снимают напряжения в ферме.

Подтяжки и подтяжки

Брус соединительный для стропил. Действие аналогично — снятие напряжения с прутка или металла и придание жесткости конструкции.

Кровати

Монтажная опора для стоек и подкосов. Для надежного соединения этих двух элементов потребуется балка большого сечения — 150 мм или толстостенная труба внушительного диаметра.

Балка обрешетка

Элементы, уложенные перпендикулярно стропилам.На них монтируется выбранное кровельное покрытие и создается многослойный защитный пирог. Сечение небольшое — 40-50 мм.

Если проектируемая конструкция крыши состоит из деревянных балок, при покупке следует внимательно отнестись к качеству древесины — балка не должна иметь вкраплений сучков, быть из мягкой древесины.

Также древесина должна иметь естественную влажность, иначе она начнет сохнуть прямо в конструкции системы, трескаясь, деформируя модель крыши, лишая ее надежности и безопасности.

Расчет стропильной системы

Двускатная крыша — сложное сооружение. В проекте учтено множество факторов — природные нюансы, ветер, постоянные и переменные нагрузки. Самостоятельно производить расчеты, не имея специальных знаний о климате местности, особенностях материала изготовления системы, нюансах распределения давления.

В идеале расчеты отдать на откуп профессионалам, самостоятельно можно выбрать только материал для покрытия — от его типа зависит следующий параметр:

Угол наклона

Минимальный угол наклона крыши относительно параллели земле 5 градусов.Однако его зависимость исходит от выбранного рубероида. В этом качестве используется традиционный шифер, профлист, гибкая и металлочерепица.

Они руководствуются следующим правилом: чем круче уклон, тем более фактурной может быть крыша.
От 5 градусов для сворачивания защитного утеплителя кровли. Количество слоев имеет значение — до 15 градусов трехслойные покрытия, выше — двух- и однослойные.

Из 6 — ондулин.
Из 11 — шифер.
Из 12 — профнастил.
С 14 до 20 — металлочерепица.
От 15 до 45 — мягкая кровля.

Таким образом, образующиеся осадки — снег, вода — не будут задерживаться на поверхности, хотя полная очистка требует собственных усилий или привлечения специалистов для установки системы Antiled.

Определение параметров стропил — шаг, длина, сечение

Чем реже ступенька, тем внушительнее должно быть сечение стержня или диаметр труб.Как правило, для несущих конструкций этот параметр составляет не менее 150 мм, 100 мм — для дачных домов и сопутствующих построек — беседок, бань, хозяйственных построек.

Далее необходимо установить количество стропил на один откос: его длина делится на шаг установки, который составляет от 60 до 100 см + 1 крайняя ножка. Умножив результат на 2, вы получите результат. В зависимости от сечения бруса различается количество стропильных ног и шаг установки.

Длина стропил рассчитывается просто, если школьные знания о прямоугольном треугольнике остались в багаже.Стропильная нога равна гипотенузе образованной фигуры. Расчет выглядит следующим образом: A² + B² = C², где — A — высота крыши, B — половина длины фронтона, C — длина стропильной ноги. Полученное значение всегда прибавляется от 30 до 70 см на карнизе.

Виды стропильных систем

Перед тем, как приступить к работе, важно выбрать вариант стропильной системы для двускатной крыши. Их немного, у каждого есть свои достоинства и недостатки:

Подвешивание

Подходит только для стандартной ширины крыши 6 м, соответственно это длина стропильной ноги.Крепление происходит путем крепления концов к коньковой балке и несущей стене. Затяжка необходима для выравнивания напряжения и давления конструкции.

Кроме того, они будут играть роль несущих балок. Без них конструкция под весом подвергнется коррозии. Плюсы варианта — абсолютная сухость поверхности кровли в межсезонье и меньшая деформация в момент усадки.

Крепленое

Вариант подходит для крыши любой ширины.Надежность и устойчивость обеспечивает крепление грядки к мауэрлату. Таким образом, давление у стойки выравнивается, что снижает напряжение в стропильных ногах. Достоинством системы является ее простота, но конструкция требует больших вложений — для обустройства грядки требуются дополнительные пиломатериалы.

Гибрид

Эти системы типичны для многоскатных крыш, где переходы сопровождаются многочисленными арматурами, балками, стойками, откосами, откосами и другими элементами для устойчивости всей конструкции.Устройство дорогое и сложное, поэтому к проектированию и строительству должен привлекаться только профессионал. Хотя бы контролируй это.

Установка двускатной крыши своими руками

Итак, когда выбран вариант стропильной системы, пиломатериалы закуплены, проект кровли составлен, можно приступать к работе. Вы не можете отклоняться от последовательности шагов. Это грозит несвоевременным монтажом и потерей надежности конструкции.

Мауэрлат Мауэрлат

Если длины планки для установки мауэрлата недостаточно, производится наращивание.Концы соединяются методом распиловки пополам. Анкерные болты служат дополнительным крепежом. Нельзя использовать шурупы, булавки или гвозди — они ненадежны. Настенный монтаж выглядит следующим образом:

Отступ от края не менее 5 см.
В стене просверливаются отверстия для вставки крепежа. Аналогичные действия проводят с планкой.
Мауэрлат крепится к кромке стальными шпильками. Шаг крепления чаще в 2 раза, чем расстояние между стропильными ногами.Впоследствии перед установкой основных узлов ориентируются по металлическим меткам.

Важно — перед укладкой мауэрлата край стены защищают гидроизоляцией. Выстелите одним слоем, даже если дом деревянный.

Изготовление и крепление стропил

Кровельные фермы удобны тем, что их можно собрать на земле в готовую конструкцию и перенести на крышу. Это сократит время установки, однако модель будет тяжелой и потребуется подъемное оборудование, что, безусловно, увеличит стоимость проекта.

Для бюджетного строительства подходит другой способ:

Внизу и вверху стропильных ног делают прорезь для крепления к мауэрлату и коньковой балке. Это нужно делать отдельно с каждым блоком, после того как дрова будут приподняты.
На мауэрлате размечаются места для крепления и устанавливается коньковая балка: по фронтонам устанавливаются стойки, на которые укладывается брус. Если длины не хватает, ее увеличивают, но по-другому, в отличие от мауэрлата — на стык с двух сторон прикручивают доску.
В зависимости от выбранной модели стропильной системы — многослойной, подвесной — делают пропилы в коньковой балке, мауэрлате или просверливают в них отверстия под крепеж.
Далее начинают установку стропильных ног с противоположных концов крыши, постепенно продвигаясь к середине. Между углами крайних ферм неплохо натянуть шнур, чтобы он точно совпадал со всей горизонтальной частью.
Стропильные ноги связываются затяжками и подкосами. Под коньковой частью под углом, образованным стропилами, набивается деревянная вагонка, а сами концы стягиваются болтами.

Совсем недавно профессиональные строители начали использовать скользящие крепежные элементы для монтажа крыш. Металлические пластины надежно удерживают опорные элементы и при этом перемещаются из-за усадки. Это сводит на нет его последствия.

Работы по креплению стропил трудны и трудоемки. Время следует рассчитывать заранее — кровлю нельзя оставлять без отделки в сезон дождей, иначе в будущем будет потеряна жесткость конструкции из-за впитавшейся влаги.

Фронтоны и обрешетка

Боковые части крыши — фронтоны, выполнены в виде готовых досок из досок и полностью устанавливаются наверху. Сложностей возникнуть не должно — важно только их аккуратно распилить под нужным углом. Крепить обрешетку необходимо только после того, как станет известен окончательный вид кровли. Например:

Под профнастил шаг обрешетки составит 440 мм.
Металлочерепица крепится на обрешетку с шагом 350 мм.
Для мягкой кровли необходимо сплошное фанерное покрытие.

Важно отметить места прохождения дымохода — обрешетка не должна соприкасаться с кирпичной или металлической поверхностью. Расстояние до горячего агрегата не менее 15 см. Перед установкой обрешетки готовую крышу покрывают гидроизоляцией с припусками, выходящими за края стен. Затем монтируется брус.

Если решено сделать пирог из утеплителя сверху, то сначала укрепите пароизоляцию изнутри, затем положите выбранный материал в ящики, образованные стропильными ногами.Далее гидроизоляция и защита от ветра.

Затем требуется заново обозначить контуры стропильных ног планкой 20 * 20 и затем залить новый слой обрешетки, по которому будет укладываться рубероид — формирование вентканалов. Такой способ сохранит вместимость подкровельного пространства, если хозяева собираются использовать его по определенному назначению.

Профнастил рубероид

Независимо от типа кровельного сырья монтаж начинается от краев крыши и идет вверх, накладывая один элемент поверх другого.Таким образом, дождевая влага не попадет под материал.

Способ крепления зависит от типа материала — плавятся мягкие плитки или плитки на битумной или полимерной основе. Сплошные профилированные листы — ондулин, металлочерепица — фиксируются в предварительно просверленных отверстиях к обрешетке с помощью резиновых прокладок для герметизации и сохранения антикоррозионного слоя.

Как итог: описание монтажа стропильной системы и кровли легко только на экране или на бумаге. На самом деле процесс сложный и многогранный.Поэтому, если знаний недостаточно, лучше пригласить на работу профессионалов — на их работу всегда дается гарантия.

Расчет стропильной системы следует производить не после возведения короба дома, а еще на этапе изготовления строительного проекта. Необходимо помнить, что для очень ответственных и престижных построек такие работы рекомендуется заказывать профессиональным архитекторам, только они смогут произвести правильные расчеты и гарантировать длительность и безопасность эксплуатации конструкции.

Хотя это один из самых простых типов систем для жилых домов, существует несколько типов строительства. Разнообразие позволяет расширить возможности использования кровли при строительстве домов по типовым или индивидуальным эксклюзивным проектам.

Тип стропильной системы двускатной крыши	Архитектурные особенности и краткое описание
	Наиболее часто используемый вариант имеет два полностью идентичных прямоугольных ската.Нагрузки между отдельными элементами распределяются равномерно независимо от их расположения. Количество дополнительных остановок не ограничено, конкретное решение принимается в зависимости от планов использования мансардного пространства. Расчеты можно производить с помощью бесплатных программ, размещенных на стройплощадках.
	Конек смещен в сторону дома или откосы с разными углами наклона. Более сложная для расчетов стропильная система крыши.Если в упрощенном варианте можно рассчитать один уклон и полученные данные автоматически применить ко второму, то этот вариант нельзя использовать для асимметричной стропильной системы. Достоинства — оригинальный внешний вид. Недостатки — сложность расчетов и монтажа и уменьшение используемого чердачного пространства.
	Чаще всего применяется при строительстве чердачных помещений, позволяет значительно увеличить объем чердачных помещений.Расчеты сложности относятся к средней категории. Стропильная система с внешним разрывом. Системы с внутренним изломом встречаются редко, кроме оригинального внешнего вида, преимуществ у них нет.

Конструктивные элементы стропильной системы

Мы дадим список всех элементов, которые необходимо рассчитать для каждого конкретного случая.

Самый простой элемент стропильной системы можно изготовить из бруса 150 × 150 мм, 200 × 200 мм или досок 50 × 150 мм и 50 × 200 мм.На небольших домах допускается использование парных досок толщиной от 25 мм и более. Мауэрлат считается безответственным элементом, его задача лишь в том, чтобы равномерно распределять точечные силы от стропильных ног по периметру фасадных стен здания. Крепится к стене на армирующем поясе с помощью анкеров или крупных дюбелей. Некоторые стропильные системы обладают большими растягивающими усилиями, в этих случаях элемент рассчитывается на устойчивость. Соответственно подбираются оптимальные способы крепления мауэрлата к стенам с учетом материала их кладки.

Цены на пиломатериалы

Они образуют силуэт стропильной системы и воспринимают все действующие нагрузки: от ветра и снега, динамических и статических, постоянных и временных.

Изготавливаются из досок 50 × 100 мм или 50 × 150 мм, могут быть сплошными или удлиненными.

Доски рассчитываются по сопротивлению изгибу с учетом полученных данных, подбираются породы и сорта древесины, расстояние между ножками, дополнительные элементы для повышения устойчивости.Две соединенные между собой ножки называются фермой, в верхней части они могут иметь затяжки.

Затяжки рассчитаны на растяжение.

Запусков

Один из важнейших элементов стропильной системы двускатной крыши. Разработан для максимальных изгибающих усилий, изготовлен из досок или балок в соответствии с сечением нагрузки. На самом высоком месте устанавливается коньковая балка, по бокам можно монтировать боковые. Расчеты прогонов довольно сложны и должны учитывать большое количество факторов.

Они могут быть вертикальными и наклонными. Наклонная работа на сжатие, прикрепленная под прямым углом к стропилам. Нижняя часть опирается на балки перекрытия или бетонные плиты; допустимы варианты отдыха на горизонтальных скамейках. За счет упоров можно использовать более тонкий брус для изготовления стропильных ног. Вертикальные упоры работают на сжатие, горизонтальные — на изгиб.

Кровати

Уложены вдоль чердака, упираются в несколько несущих стен или межкомнатных перегородок.Назначение — упростить изготовление сложной стропильной системы, создание новых точек передачи нагрузок от различных типов упоров. Для кровати можно использовать балки или толстые доски, расчет ведется по максимальному изгибающему моменту между точками опоры.

Обрешетка

Тип обрешетки выбирается с учетом технических параметров кровли и не влияет на работоспособность стропильной системы.

Какая обрешетка нужна для профнастила? Когда монтировать дерево, а когда металл? Как правильно выбрать шаг обрешетки и какие факторы следует учитывать?

Строительные плиты цены

Строительные плиты

Этапы расчета двускатной крыши

Вся работа состоит из нескольких этапов, каждый из которых оказывает большое влияние на устойчивость и долговечность конструкции.

Расчет параметров стропильных ног

На основании полученных данных определяются линейные параметры пиломатериала и шаг ферм. Если нагрузки на стропила очень велики, то для их равномерного распределения устанавливаются вертикальные или угловые упоры, расчеты повторяются с учетом новых данных. Меняется направление воздействия сил, величина крутящего и изгибающего моментов. При расчетах необходимо учитывать три типа нагрузок.

Навсегда. Эти нагрузки включают вес кровельных материалов, обрешетки, изоляционных слоев. Если чердачное пространство эксплуатируется, то следует учитывать массу всех материалов покрытия внутренних поверхностей стен. Данные о кровельных материалах взяты из их технических характеристик. Самая легкая из всех металлических крыш, самый тяжелый из всех природных сланцевых материалов, керамическая или цементно-песчаная черепица.
Переменные нагрузки. Сложнее всего вычислить, особенно в то время, когда климат резко меняется. Для расчетов данные пока взяты из справочников СНиП устаревшего образца. Для его таблиц использовалась информация пятидесятилетней давности, с тех пор высота снежного покрова, сила и преобладающее направление ветра значительно изменились. Снеговые нагрузки могут быть во много раз выше, чем в таблицах, что существенно влияет на надежность расчетов.
Причем высота снега меняется не только с учетом климатической зоны, но и в зависимости от расположения дома по сторонам света, рельефа местности, конкретного расположения постройки и т. Д. направление ветра также ненадежно. Архитекторы нашли выход из этой непростой ситуации: данные взяты из старых таблиц, но для обеспечения надежности и стабильности в каждой формуле используется коэффициент запаса прочности. Для критических стропильных систем жилых домов стандарт — 1.4. Это означает, что все линейные параметры элементов системы увеличиваются в 1,4 раза, и за счет этого повышается надежность и безопасность конструкции.
Фактическая ветровая нагрузка равна показателю в районе расположения здания, умноженному на поправочный коэффициент. Поправочный коэффициент характеризует особенности расположения здания. Максимальная снеговая нагрузка определяется по той же формуле.
Индивидуальные грузы. В эту категорию входят особые усилия, которые влияют на стропильную систему двускатной крыши во время землетрясения, торнадо и других стихийных бедствий.

Окончательные значения определяются с учетом вероятности одновременного действия всех перечисленных выше нагрузок. Размеры каждого элемента стропильной системы рассчитываются с учетом запаса прочности. По такому же алгоритму проектируются не только стропильные ноги, но и перемычки, упоры, растяжки, балки и другие элементы кровли.

Двускатная крыша — лучший вариант для неопытного строителя своими руками. Он прост в исполнении, но в то же время надежен и выдерживает значительные нагрузки как от ветра, так и от осадков. Она, конечно, не очень красива, но в ваннах смотрится вполне органично.

Чтобы все делать осознанно, нужно разбираться в устройстве двускатной крыши и назначении всех ее элементов. Начнем по порядку.

Мауэрлат

Это большой блок, прикрепленный к несущим стенам по периметру здания.Именно на этот элемент приходится большая часть нагрузки с крыши. И именно мауэрлат передает его на несущие стены.

Для этого элемента используются квадратные бруски размером 100 * 100 мм или 150 * 150 мм. Они соединяются со стенами с помощью закладных шпилек. Если ванна деревянная, то верхний венец обычно служит мауэрлатом. Для всех остальных типов стен пояс делается из железобетона, в который закладываются шпильки. Затем штанга выбранного участка «надевается» на шпильки и притягивается гайками.Иногда его дополнительно закрепляют длинными шпильками.

Так как толщина стен зачастую больше ширины мауэрлата, брус можно класть снаружи кирпичом. Это сделает систему более надежной. Только древесину нужно обернуть в два слоя рубероида — для защиты от влаги и гниения.

Стропильные ноги и конек

Конек — это горизонтальный деревянный блок, расположенный наверху крыши и соединяющий два ската.На него и на мауэрлат опираются стропильные ноги или стропила. Поскольку конек несет довольно большую нагрузку, его нужно делать значительного сечения и выбирать из массива дерева.

Высота конька крыши определяется исходя из уклона крыши и ширины здания. Угол наклона кровли — величина, зависящая от климатических факторов: если зимой много снега, то нужно делать уклоны круче. С них хорошо сойдет снег. Если в регионе будут сильные ветры, высокая крыша будет испытывать большие нагрузки и может быть повреждена.

Для средних условий оптимальный угол наклона крыши составляет примерно 35 ° -45 °. Они не будут сильно загружены ветром, а снег не будет слишком затхлым. Кроме того, с этим уголком можно выбрать кровлю любого типа: любую из черепицы, мягкую кровлю, шифер, металл.

Также помните, что чем выше приподнят конек (чем круче скаты), тем больше будет площадь крыши. А это приведет к тому, что затраты на закупку кровельных материалов и объем работ будут большими.

Зная угол наклона и ширину вашей ванны, вы можете рассчитать высоту конька крыши. Для этого ширину постройки необходимо разделить на два (если конек находится посередине, а не смещен в ту или другую сторону) и умножить на тангенс уклона (первая формула на рисунке). Чтобы не искать нужный коэффициент в математических таблицах, он выписан и сведен в простую таблицу.

Угол наклона крыши	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60
Tg A (расчет высоты конька)	0,08	0,17	0,26	0,36	0,47	0,59	0,76	0,86	1	1,22	1,45	1,78
Sin A (расчет длины стропил)	0,09	0,17	0,26	0,34	0,42	0,5	0,57	0,64	0,71	0,77	0,82	0,87

Умножьте половину ширины дома на этот коэффициент.Выберите высоту коньков для вашей сауны. Например, ширина ванны 4 метра, угол наклона 35 °. Считаем: 4 м / 2 * 0,76 = 1,52 м — высота конька от перекрытия.

Теперь о стропильных ногах. Их делают из брусков сосны или ели, а лучше — лиственницы. Сечение 50 * 150 мм или 50 * 100 мм. Выбор толщины прутков зависит от:

Длина стропильной ноги также рассчитывается по математической формуле: высота конька делится на синус угла наклона (вторая формула на рисунке).Синусы углов наклона также показаны в таблице. Найдите нужное значение и посчитайте. Например, для конька мы нашли 1,52 м и угол наклона 35 °, для стропил потребуется 1,52 м / 0,57 = 2,67 м.

Свес крыши и кобылка

Но крыша не заканчивается точно над несущей стеной. Выступает за стены примерно на 40 см. Этот выступ называется свесом крыши. Это делается для того, чтобы вода стекала с фундамента, не подрывала его.Поэтому стропильные ноги берутся длиннее. Если их длины недостаточно, их выращивают досками, которые называют «кобылками».

Для организации свеса кровли к стропилам добавляют доски — кобылка

Виды стропильных систем

Стропильные системы доступны с подвесными или многослойными стропильными ногами. Висячие опираются только на внешние стены здания (на мауэрлат или верхний венец). Чтобы повысить надежность системы, чтобы не обрушить стены, их соединяют затяжками (также называемыми перемычкой или перекладиной).Этот тип стропильной системы подходит для зданий с небольшой шириной (менее 10 м) и в тех случаях, когда нет несущей стены, проходящей посередине.

Два типа стропильных систем — с подвесными и многослойными стропилами

Второй тип системы — с многослойными стропилами. Они опираются на коньковую балку и мауэрлат, но нагрузка от кровли распределяется также и на среднюю несущую стену, через вертикальные балки — балки, которые устанавливаются с таким же шагом, что и стропила, и опираются на нижнюю затяжку.

Установка стропил двускатной крыши своими руками

Для большинства бань система изготавливается с подвесными стропильными ногами — габариты это позволяют. В этом случае меньше расход пиломатериалов и меньше времени требуется на его обустройство. Большую часть работы можно переложить на землю.

Делают из стропил по всем правилам и размерам один треугольник. Его примеряют, а потом делают необходимое количество точных копий. Готовые стропила с стяжками и ригелями, скрепленные и обмеренные, поднимаются на крышу.Там их выставляют строго вертикально в специально отведенных местах и крепят к мауэрлату и гребню.

Посмотрите на видео пример того, как можно сделать двускатную крышу с подвесными стропилами.

При длине ската крыши более 4,5 метров для повышения надежности системы устанавливаются вертикальные стойки, которые одним концом поддерживают стропильную ногу, а другим упираются в балку перекрытия. Делается это вне зависимости от типа установки стропил: как на навесных, так и на слоистых.Также устанавливают откосы, которые делают конструкцию еще более жесткой.

В любом случае стропила нужно будет прикрепить к коньковой балке, а также к мауэрлату. На рисунке ниже показаны варианты крепления к коньку.

Также нужно будет прикрепить к мауэрлату стропила. Как это можно сделать — смотрите на фото ниже.

Устройство для обшивки

Изготовление двускатной крыши своими руками завершается устройством обшивки рубероидом.Для этого снаружи стропил раскатывается гидроизоляционная пленка или мембрана. Положите его горизонтально. Они начинают снизу, продвигаясь вверх. Второй и все последующие ряды укладываются с нахлестом не менее 15-20 см. Закрепите гвоздями или скобами от скобозабивного пистолета.

После установки стропильной системы на нее закрепляют пленку или гидроизоляционную мембрану, а сверху — обрешетку

Есть два способа — с контр обрешеткой или без нее. По стропилам набивается контррешетка, а сверху уже есть бруски обшивки.Это создает воздушный зазор между гидроизоляцией и рубероидом. Такой вариант лучше с той точки зрения, что такая крыша будет лучше и быстрее просыхать. А это очень важно для ванн.

Бруски без контррешетки укладываются прямо поверх гидроизоляции. Здесь тоже есть щель, но она меньше, следовательно, вентиляция будет хуже. Но и такой вариант приемлем: меньше расход материалов и работы тоже.

После изготовления обрешетки остается только закрепить выбранный рубероид.

Результатов

Теперь вы знаете, как сделать двускатную крышу своими руками. Из всех типов это самый простой вариант, который может сделать непрофессионал.

Кровельный калькулятор 3D Онлайн БЕСПЛАТНО

Онлайн калькулятор двускатной кровли (двускатный) предназначен для расчета угла наклона стропил, количества обрешетки, нагрузки на крышу, а также величины материала, необходимого для постройки кровельного типа. В расчете учитываются все популярные кровельные материалы, такие как керамическая, цементно-песчаная, асфальтовая и металлическая черепица, глиняная кровля, шифер и т. Д.

Все расчеты производятся в соответствии с ТКП 45-5.05-146-2009 и СНиП «Нагрузки и воздействия.

Двускатная крыша (двускатная, двускатная крыша) — разновидность кровли с двумя наклонными скатами от конька к наружным стенам. Эта форма является наиболее распространенной и практичной по стоимости, эффективности и внешнему виду. Стропила опираются друг на друга, а их пары соединяются прогонами. Стены в конце такой крыши имеют треугольную форму и называются фронтонами (щитами).Чаще всего под этим типом кровли устраивают чердачные помещения, освещенные небольшими двускатными окнами.

При заполнении данных обратите внимание на дополнительную информацию с пометкой Подробнее.
Ниже приводится полный список расчетов с кратким описанием каждого элемента. Вы также можете задать свой вопрос, используя форму в правом блоке.

Общие сведения о результатах расчетов
Уклон кровли
— Угол наклона каждого ската. Также программа подскажет, подходит ли угол для выбранного кровельного материала.Чтобы увеличить или уменьшить, измените базовую ширину или шаг.
Площадь поверхности крыши
— Общая площадь всей поверхности крыши, включая длину свеса.
Приблизительный вес кровельного материала
— Вес выбранного кровельного материала для всей площади кровли.
Количество рубероида
— Количество подкладочного материала в рулонах шириной 1 метр и длиной 15 метров с учетом нахлеста.
Длина стропил
— Длина каждого стропила от конька до низа ската
Минимальное сечение стропил
— Сечение стропил по выбранным параметрам и нагрузкам.По умолчанию задана нагрузка для Московского региона.
Количество стропил
— общее количество стропил на заданном шаге для всей стропильной системы.
Число рядов прогонов
— Общее количество прогонов на заданные размеры для всей системы крыши
Равномерное расстояние между прогонами
— Рекомендуемое расстояние между прогонами для использования материала без обрезки.

Medeek Design Inc. — Фермы

Кровельные фермы являются преобладающим отраслевым стандартом для строительства крыш.Обычно стропильные фермы используются, когда пролет или ширина здания превышает 16 футов (для меньшей ширины стропила обычно более экономичны).

Ферма крыши — это несущий элемент перекрытия, сделанный из деревянных компонентов (обычно 2x материала), соединенных вместе металлическими пластинами или фанерой (косынками). При использовании вместе с другими фермами, часто с шагом 24 дюйма по центру, нагрузки на крышу эффективно переносятся на стены.

Фермы спроектированы как упаковка, изготовленная в соответствии с законами штата и спроектированная как часть их производства.(Под проектированием подразумевается, что нагрузки, прикладываемые к фермам, и возникающие в результате напряжения в материалах анализируются, а компоненты рассчитываются таким образом, чтобы выдерживать требуемые местные нагрузки для конкретных пролетов и форм ферм. Обычно это делается с помощью специализированного программного обеспечения, являющегося отраслевым стандартом (например, MiTek, Alpine). а также под наблюдением инженера, имеющего государственную лицензию.) Стропильная система рассматривается как отдельный предварительно спроектированный компонент строительной конструкции, и вместе с пакетом ферм поставляется проштампованная / подписанная инженером документация.Деревянные фермы, соединенные металлическими пластинами, обычно используемые в жилищном строительстве, спроектированы в соответствии с публикацией ANSI TPI 1-2014, как указано в основных строительных нормах и правилах.

Возможности форм ферм практически безграничны. Профили ферм для чердаков и Gambrel становятся популярными благодаря экономии на конструкции и дополнительной площади пола, которую они предлагают.

Ферма, показанная выше, известна как ферма чердака или ферма чердака, встроенная в комнату. Этот тип фермы несет комбинацию нагрузки на крышу (L _r или S) и нагрузку на пол (L) в дополнение к стандартным статическим нагрузкам на верхний и нижний пояс.Правильный расчет фермы чердака требует нескольких загружений с несколькими факторами продолжительности. Это также неопределенная конструкция с нетриангулированной областью перемычки, которая прерывает нормальный поток сил через ферму. Неопределенные конструкции не могут быть решены с использованием уравнений статического равновесия, вместо этого обычно используется матричный анализ (метод прямой жесткости) с использованием комбинации элементов каркаса и фермы.

Прогибы фермы ограничены требованиями норм, обычно прогиб из-за временной нагрузки для ферм крыши составляет L / 240.Фермы могут быть выгнуты из-за статической нагрузки прогиба. Теоретически после приложения статических нагрузок ферма отклоняется вниз, образуя ровную линию потолка. В дополнение к немедленному прогибу, вызванному нагрузкой, деревянные фермы также будут испытывать то, что называется ползучестью. Ползучесть — это свойство древесины, которое заставляет фермы при длительной нагрузке со временем прогибаться все больше и больше. Это может увеличить расчетный прогиб от статической нагрузки в два-три раза.

Расчет прогиба фермы обычно выполняется виртуальным методом работы с добавлением дополнительного коэффициента «S» для проскальзывания пластины или проскальзывания гвоздей на каждом стыке.

Посетите нашу галерею ферм, чтобы более подробно ознакомиться с некоторыми из наиболее распространенных конструкций ферм, используемых в наших плансетах.

Рассчитайте снеговую нагрузку на вашу крышу для обычных стропил, стропил или чердачных ферм с помощью нашего калькулятора снеговой нагрузки.

Оцените свои требования к стропильной ферме с помощью нашего конструктора стропильных ферм.

Создавайте точную трехмерную геометрию фермы в SketchUp с помощью нашего подключаемого модуля Truss.

Стропила

Стропила с потолочными балками часто используются для небольших пролетов или ширины кровли, обычно менее 16 футов, из-за большей экономии.

Каждое стропило простирается от несущей стены до коньковой доски на пике крыши, на половине расстояния между двумя стенами, и имеет размер в соответствии со строительными нормами для пролета, расстояния, нагрузки, уклона, породы древесины и сорта. Сплошная коньковая доска обеспечивает фиксацию козырька крыши. Балка потолка действует как натяжная стяжка, чтобы стропила не раскачивались под нагрузкой, а также создает поверхность потолка. Балки потолка обычно располагаются на верхней плите стен, но могут также располагаться и выше, образуя частично сводчатый потолок.Стяжка воротника также обычно используется в верхней трети высоты крыши под коньковой доской для защиты пар стропил от подъема на расстоянии не менее 4 футов. Расстояние между стропилами обычно составляет 16 или 24 дюйма, это полностью предписано в кодексе и поэтому обычно не требует дополнительного проектирования.

Все наши планы включают план каркаса (компоновки) крыши, вид в разрезе и лист с подробными сведениями о ферме / стропиле, которые иллюстрируют либо каркас крыши, либо рекомендуемый профиль фермы (который служит основой для проектирования и изготовления фермы. поставщик / производитель).Обычно, заказывая фермы у поставщика материалов или настраивая проект с вашим застройщиком, вы можете запросить корректировку показанного профиля (то есть, чтобы соответствовать существующему дому, изменить свес или отрегулировать угол наклона крыши).

Если у вас есть вопросы по фермам или стропилам, свяжитесь с нами.

Балки и фермы — обзор

8.2.4 Вертикальные подъемные ворота и радиальный каркас ворот

Горизонтальные балки образуют основной структурный каркас типичных вертикальных подъемных ворот.Горизонтальные балки несут гидростатическую нагрузку от обшивки к концам ворот за счет простого действия пролета. Реакции балок передаются на концевые стойки или опорные колеса ворот, которые переносят все нагрузки непосредственно на опорную бетонную монолитную конструкцию, в которой находятся ворота. Схема обрамления вертикальных подъемных ворот из шлюза Джона Дей показана на рис. 8.23, на котором также показаны как линейные, так и заостренные опоры. Это одни из самых больших вертикальных ворот в США. Линейные и точечные опоры обсуждаются далее в разделе 8.3. Межреберные ребра, аналогичные тем, которые используются на воротах под углом, описанных выше, уменьшают пролёт обшивки и распределяют нагрузки по длине горизонтальных балок. Межреберные и диафрагмы также передают вертикальную подъемную силу ворот по высоте ворот в пластину обшивки.

Рис. 8.23. Система обрамления вертикальных подъемных ворот John Day Navigation Lock также имеет как линейные, так и заостренные опоры (рисунок USACE).

Горизонтальные балки обычно представляют собой пластинчатые балки, приваренные к обшивке для достижения максимального требуемого поперечного сечения при минимальном общем весе ворот.Для этого верхняя обшивка может образовывать часть или весь передний фланец горизонтальной балки. Расстояние между горизонтальными балками можно регулировать по высоте ворот, чтобы минимизировать общий вес ворот и повысить эффективность. Необходимо проверить прогиб балочной системы каркаса, чтобы обеспечить непрерывную работу без заедания.

Соединения балок должны быть подробно описаны, чтобы соответствовать проектным допущениям. При детализации соединений балки с концевой стойкой необходимо учитывать влияние термических напряжений на большие ворота шлюза в дополнение к приложенной гидростатической нагрузке.Тепловые напряжения из-за воды на одной стороне ворот и солнца / тени на соседней стороне ворот, а также сезонные изменения могут иметь глобальное влияние на длину ворот, что следует учитывать для предотвращения заедания и утечки.

Для радиальных ворот основными конструктивными элементами являются узел обшивки, горизонтальные балки, концевые рамы и цапфы. См. Рис. 8.24 с типичной деталью каркаса [18]. Узел пластины обшивки, который образует цилиндрическую заглушающую поверхность, состоит из пластины обшивки, усиленной и поддерживаемой изогнутыми вертикальными ребрами.Конструктивно пластина обшивки действует совместно с ребрами (обычно Т-образными секциями), образуя сборку пластины обшивки. Узел обшивки поддерживается горизонтальными балками, которые перекрывают ширину ворот. Выходной край каждого ребра часто прикреплен к входному фланцу горизонтальных балок. Горизонтальные балки поддерживаются торцевыми рамами. Концевые рамы состоят из радиальных стоек или распорок и элементов распорки, которые совпадают на цапфе, которая крепится к опоре через балку цапфы.Концевые рамы могут быть параллельны лицевой стороне опоры (поддерживать горизонтальные балки на концах) или наклонены к лицевой стороне опоры (поддерживать горизонтальные балки на некотором расстоянии от конца). Цапфа — это шарнир, на котором вращаются ворота.

Рис. 8.24. Типовые основные радиальные компоненты каркаса ворот (чертеж USACE).

Радиальные ребра затвора имеют такие размеры, что пластина обшивки образует часть эффективного фланца ребра. Ребра спроектированы так, чтобы непрерывно перекрывать основные радиальные балки ворот (обычно 2, 3 или 4 балки).Верхняя часть узла обшивки и нижняя часть, выходящая за нижнюю балку, спроектированы как консольный пролет за балкой с приложенным давлением воды, волновыми нагрузками, радиальным давлением каната и нагрузкой от льда или обломков. Нижняя консольная секция будет воспринимать только давление воды, в отличие от верхней секции, которая подвергается гидростатической, ветровой, волновой, ледяной или обломочной нагрузке.

Радиальные балки ворот рассчитаны на то, чтобы выдерживать точечную нагрузку от обшивки выступа в сборе.См. Пример на рис. 8.25 для радиальных ворот среднего размера высотой 4,5 м и длиной 10,6 м на реке Миссисипи в США. Здесь радиальные балки ворот непрерывно проходят между стойками без консолей на каждом конце. Усиление перекоса секций концевой рамы может быть отрегулировано для уменьшения пролета балки и последующей необходимой глубины балки. Фиксация балок на обоих концах приводит к изменению кривизны, когда балка проходит через торцевую раму.

Фиг.8.25. Замок 7 Радиальные ворота реки Миссисипи с балками, обшивкой и подкосами (USACE).

Радиальные балки ворот обычно изготавливаются из сборных элементов с широким фланцевым сечением. Эти сборные балки, также называемые «пластинчатыми балками», рассчитаны с учетом изгибающих нагрузок, сосредоточенных нагрузок от реакций концевой рамы и требований к дренажу, включая дренажные отверстия. Ребра жесткости должны выдерживать сосредоточенные нагрузки. Поскольку балки лежат в относительно горизонтальной плоскости, требуются как отверстия для доступа к сварке, так и дренажные отверстия для обеспечения свободного отвода воды.

Хотя радиальные балки ворот почти непрерывно закреплены на компрессионном фланце, где они приварены или привинчены к узлу обшивки, необходимо учитывать вертикальные подъемные силы ворот, чтобы предотвратить продольное изгибание при кручении. Чтобы переносить вертикальные подъемные силы через пластину обшивки, в ребра и в балки, балки часто должны быть закреплены вертикально с помощью распорок, обычно соединяющих нижние фланцы балок (см. Рис. 8.9). Концевая рама радиального затвора обычно состоит из 2, 3 или 4 стоек, построенных из широких фланцевых секций или сборных секций.Стойки концевой рамы рассчитаны на осевые и изгибающие нагрузки, причем последние в плоскости рамы и за ее пределами. Помимо давления воды, торцевая рама должна противостоять моментам трения цапфы, создаваемым штифтом цапфы и упорной шайбой для ворот с боковыми и скошенными концевыми рамами. Концевая рама часто образует ферму в вертикальной плоскости, чтобы противостоять подъемным силам, так что элементы жесткости между стойками концевой рамы гарантируют, что собственный вес ворот распределяется между всеми стойками концевой рамы.Пример такой конструкции показан на чертеже (а) рис. 8.26. Изображенная модель ворот итальянского производителя, но также отражает многие типичные американские дизайны.

Рис. 8.26. Типовые конструкции торцевой рамы радиальных ворот от европейских поставщиков: (а) концевые рычаги фермы с цилиндрическим соединением на нижнем поясе, Vortex Hydra, Италия; (b) свободная рама с креплением цилиндра к верхней стойке, HST France; и (c) свободные стойки с противовесом, DSD Noell, Германия.

В средних и малых радиальных воротах оконечная рама часто сокращается до двух стоек без дополнительных элементов между ними.В таких решениях, которым особенно отдают предпочтение европейские конструкторы и производители, часто используются коробчатые секции вместо широких фланцев или сборные секции в рычагах распорок ворот. Примеры — секторные ворота, показанные на нижних рисунках рис. 8.26; и поставляются производителями из Франции (б) и Германии (в) соответственно. Обратите внимание, что каркас обоих ворот разделен на компактные узлы, которые легко транспортировать к месту назначения и собирать на месте. Затвор (б) имеет монтажные соединения в виде штифтовых соединений; шибер (c) имеет фланцевые соединения для крепления высокопрочными болтами.

Радиальные концевые рамы ворот также могут быть обшиты кожей или обернуты, чтобы предотвратить скопление мусора в стойках стойки. Обшивка или обертывание концевой рамы радиального затвора и узла обшивки часто требуется для радиальных затворов, которые спроектированы для условий перекрытия во время паводка или затопления. В редких случаях предполагается, что оберточная пластина обеспечивает структурную устойчивость концевой рамы. Как правило, размеры узла концевой рамы следует рассчитывать без учета дополнительных эффектов прочности и жесткости узла оберточной пластины, если только эта пластина не имеет достаточной толщины и не спроектирована для обеспечения устойчивости при любых условиях.Причина выбора такого размера затвора заключается в том, что это позволяет коррозии оберточной пластины происходить как из-за истирания от мусора, так и из-за гальванической коррозии без потери структурной устойчивости.

В то время как обычная радиальная рамка ворот представляет собой открытую арочную решетку, в последние десятилетия наблюдается тенденция к замене ее на большие коробчатые секции, аналогично модели ворот (c) на рис. 8.26. Эти тенденции особенно сильны в Европе. Как упоминалось при обсуждении скин-пластины в Разделе 8.1.3, в последние десятилетия произошло несколько катастрофических событий обрушения радиальных ворот, таких как разрушение ворот плотины Вачи около Киото, Япония, и плотины Фолсом около Сакраменто, Калифорния [19]. Эти отказы в первую очередь были связаны с динамической нестабильностью ворот, например, с вибрациями, или с проблемами коррозии. Чтобы уменьшить амплитуду вибрации, многие инженеры предпочитают увеличивать общую жесткость за счет применения больших коробчатых секций или, по крайней мере, подпорных стенок с двойными стенками. Дополнительные примеры таких решений показаны на рис.3.81, 3.82, 3.85 и 3.98.

Проектирование мостов — Урок — TeachEngineering

(1 Рейтинг)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 8 (6-8)

Требуемое время: 15 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области: Физические науки

Резюме

Студенты узнают о типах возможных нагрузок, о том, как рассчитать предельные сочетания нагрузок, и исследуют различные размеры балок (балок) и колонн (опор) простой конструкции моста.Они изучают шаги, которые инженеры используют для проектирования мостов, самостоятельно выполняя сопутствующие действия по созданию прототипа своей собственной конструкции. Студенты начнут понимать проблему и узнают, как определять потенциальные нагрузки моста, вычислять максимально возможную нагрузку и рассчитывать количество материала, необходимого для сопротивления нагрузкам. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры, проектирующие конструкции, должны полностью понимать проблему, которую необходимо решить, включая сложность объекта и потребности клиентов.Для обеспечения безопасности и долговечности инженеры рассматривают различные типы нагрузок, способы их применения и места. Инженеры часто стремятся создать максимально прочную и легкую конструкцию с максимальным соотношением прочности и веса.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

Перечислите несколько примеров нагрузок, которые могут повлиять на мост.
Объясните, почему при проектировании мостов важно знать о различных нагрузках или силах.
Опишите процесс, который инженер использует для проектирования моста, включая определение нагрузок, расчет максимальной нагрузки и расчет количества материала, способного выдержать нагрузки.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).
Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .
NGSS: научные стандарты нового поколения — наука
Государственные стандарты Common Core — математика
Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше
Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Рабочие листы и приложения
Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_brid_lesson02], чтобы распечатать или загрузить.
Больше подобной программы
Загрузите это!
Студенты знакомятся с конструкцией опор (колонн) моста. Они определяют максимально возможную нагрузку для этого сценария и вычисляют площадь поперечного сечения колонны, предназначенной для поддержки этой нагрузки.
Устранение пробелов
Студентам предоставляется краткая история мостов, поскольку они узнают о трех основных типах мостов: балочных, арочных и подвесных.На них действуют две естественные силы — растяжение и сжатие, общие для всех мостов и конструкций.
Сопротивление материалов
Студенты узнают о разнообразии материалов, используемых инженерами при проектировании и строительстве современных мостов. Они также узнают о свойствах материалов, важных для строительства мостов, и рассматривают преимущества и недостатки стали и бетона как обычных материалов для строительства мостов…
Выполнение математических расчетов: анализ сил в ферменном мосту
Изучите основы анализа сил, которые инженеры применяют в соединениях фермы для расчета прочности моста фермы, известного как «метод соединений». Найдите напряжения и сжатия для решения системы линейных уравнений, размер которой зависит от количества элементов и узлов в ферме…
Предварительные знания
Учащиеся должны быть знакомы с типами мостов, представленными в первом уроке модуля «Мосты», включая площадь, а также сжимающие и растягивающие силы.
Введение / Мотивация
Мы знаем, что мосты играют важную роль в нашей повседневной жизни.Мы знаем, что они являются важными компонентами городов и дорог между группами людей. Некоторые мосты просты и понятны; другие удивительно сложны. Какие мосты, которые вы знаете, можно назвать простыми? (Возможные ответы: переход через ручей, мосты через ручьи.) Какие мосты, которые вы знаете, можно считать более сложными? (Возможные ответы: мост Золотые Ворота, другие большие мосты, мосты, которые обеспечивают движение как автомагистралей, так и поездов.) Что делает одни мосты простыми, а другие сложными? (Возможные ответы: их размер, различное назначение, условия окружающей среды, факторы окружающей среды, требования к содержанию материалов и т. Д.)
Одним из удивительных примеров того, как мосты соединяют людей с другими группами населения и местами как по социальным, так и по коммерческим причинам, является мост Sky Gate, соединяющий людей с международным аэропортом Кансай в Японии, расположенным в заливе Осака.
Все началось, когда близлежащие аэропорты Осаки и Токио были не в состоянии удовлетворить спрос и не могли быть расширены. Чтобы решить эту проблему, жители Японии взялись за один из самых сложных инженерных проектов, которые когда-либо видел мир. Поскольку у них не было земли для нового аэропорта, они решили создать международный аэропорт Кансай, построив целый остров! На этом новом искусственном острове они построили терминал аэропорта и взлетно-посадочные полосы.Затем им понадобился мост для доступа к нему. Мост Sky Gate, простирающийся на 3,7 км от материка в Осаке до аэропорта в океанской бухте, является одним из самых длинных мостов с фермой в мире и имеет верхнюю палубу для автотранспорта и нижнюю внутреннюю палубу для железнодорожных линий.
Спутниковый снимок моста Небесные ворота в аэропорт Кансай в заливе Осака, Япония. Авторское право
Copyright © 2003 Earth Observatory, NASA http://earthobservatory.nasa.gov/Newsroom/NewImages/images.php3?img_id=16451.
Считающийся чудом современной инженерной мысли, аэропорт и мост открылись в 1994 году.Четыре месяца спустя он пережил землетрясение магнитудой 6,7 с незначительными повреждениями. Поскольку территория аэропорта построена на плотной почве, она опускается на 2-4 см в год — еще одно условие, которое инженеры должны учитывать при постоянной безопасности и техническом обслуживании аэропорта и моста.
Построить мост размером с Мост Небесных Врат непросто. Вы когда-нибудь задумывались, как инженеры на самом деле проектируют мост целиком? Мосты часто проектируются по частям. Каждая опора (колонны) и ферма (балки) должны соответствовать определенным критериям успешности всего моста.Инженеры-конструкторы проходят несколько этапов, прежде чем даже придумают идеи для своих окончательных проектов.
Прежде всего, инженеры должны полностью разобраться в проблеме. Для этого задают много вопросов. Какие вопросы могут задать инженеры? (Возможные ответы: насколько прочной вам потребуется мост? Какие материалы вы бы использовали? Как бы вы закрепили фундамент опоры? Какие природные явления может выдержать ваш мост?)
Затем инженеры должны определить, какие типы нагрузок или сил они ожидают от моста.Грузы могут включать трафик, например поезда, грузовики, велосипеды, людей и автомобили. Другие нагрузки могут быть из окружающей среды. Например, мосты во Флориде должны выдерживать ураганы. Итак, инженеры учитывают такие нагрузки, как ветер, ураганы, торнадо, снег, землетрясения, стремительный поток речной воды, а иногда и стоячую воду. Можете ли вы подумать о каких-либо других нагрузках, которые могут воздействовать на мост любого типа?
Следующий шаг — определить, могут ли эти нагрузки возникать одновременно, и какая комбинация нагрузок обеспечивает максимально возможное усилие (напряжение) на мосту.Например, поезд, пересекающий мост, и землетрясение в районе моста могут произойти одновременно. Однако многие транспортные средства, пересекающие мост, и торнадо, проходящие рядом с мостом, вероятно, не произойдут одновременно.
После расчета наибольшей ожидаемой силы из всех возможных комбинаций нагрузок инженеры используют математические уравнения для расчета количества материала, необходимого для сопротивления нагрузкам в этой конструкции. (Для простоты мы не будем рассматривать, как эти силы действуют на мост; достаточно просто знать, что они действительно действуют на мост.)
После рассмотрения всех этих расчетов инженеры проводят мозговой штурм по различным конструктивным идеям, которые учитывали бы ожидаемые нагрузки и количество необходимого материала. Они разбили свою конструкцию на более мелкие части и работают над критериями проектирования для всех компонентов моста.
Предпосылки и концепции урока для учителей
Для проектирования безопасных мостовых конструкций процесс инженерного проектирования включает следующие этапы: 1) полное понимание проблемы, 2) определение потенциальных нагрузок моста, 3) объединение этих нагрузок для определения максимальной потенциальной нагрузки и 4) математические вычисления. отношения, чтобы определить, сколько конкретного материала необходимо, чтобы выдержать максимальную нагрузку.
Понимание проблемы
Один из самых важных шагов в процессе проектирования — понять проблему. В противном случае тяжелая работа над дизайном может оказаться пустой тратой. Например, при проектировании моста, если группа инженеров-проектировщиков не понимает назначения моста, их конструкция может быть совершенно несущественной для решения проблемы. Если им велят спроектировать мост через реку, не зная больше, они могут спроектировать мост для поезда.Но если мост должен был быть предназначен только для пешеходов и велосипедистов, он, вероятно, был бы сильно спроектирован и излишне дорогим (или наоборот). Итак, чтобы проект был подходящим, эффективным и экономичным, команда разработчиков должна сначала полностью понять проблему, прежде чем предпринимать какие-либо действия.
Определение нагрузки
Определение потенциальных нагрузок или сил, которые, как ожидается, будут действовать на мост, зависит от его местоположения и назначения. Инженеры рассматривают три основных типа нагрузок: постоянные нагрузки, временные нагрузки и нагрузки окружающей среды:
Собственные нагрузки включают в себя вес самого моста, а также любой другой постоянный объект, прикрепленный к мосту, например кабины для взимания платы за проезд, дорожные знаки, ограждения, ворота или бетонное дорожное покрытие.
Живые нагрузки — это временные нагрузки, действующие на мост, например автомобили, грузовики, поезда или пешеходы.
Экологические нагрузки — это временные нагрузки, которые действуют на мост и вызваны погодными или другими факторами окружающей среды, такими как ветер от ураганов, торнадо или сильных порывов ветра; снег; и землетрясения. Сбор дождевой воды также может быть важным фактором, если не предусмотрен надлежащий дренаж.
Значения этих нагрузок зависят от использования и расположения моста.Примеры: Колонны и балки многоуровневого моста, предназначенного для поездов, транспортных средств и пешеходов, должны выдерживать комбинированную нагрузку, которую используют все три моста одновременно. Ожидаемая снеговая нагрузка на мост в Колорадо будет намного выше, чем в Джорджии. Мост в Южной Каролине должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать землетрясения и ураганные ветровые нагрузки, тогда как тот же мост в Небраске должен быть рассчитан на ветровые нагрузки торнадо.
Сочетания нагрузок
При проектировании моста важным этапом является объединение нагрузок для конкретного моста.Инженеры используют несколько методов для выполнения этой задачи. Два самых популярных метода — это методы UBC и ASCE.
Единый строительный кодекс (UBC), стандарт строительных норм, принятый многими штатами, определяет пять различных комбинаций нагрузок. В этом методе комбинация нагрузок, которая дает наибольшую нагрузку или наиболее критический эффект, используется для планирования проектирования. Пять комбинаций нагрузок UBC:
Статическая нагрузка + динамическая нагрузка + снеговая нагрузка
Постоянная нагрузка + динамическая нагрузка + ветровая нагрузка (или землетрясение)
Постоянная нагрузка + Живая нагрузка + Ветровая нагрузка + (Снеговая нагрузка ÷ 2)
Постоянная нагрузка + Живая нагрузка + Снеговая нагрузка + (Ветровая нагрузка ÷ 2)
Статическая нагрузка + динамическая нагрузка + снеговая нагрузка + сейсмическая нагрузка
Американское общество инженеров-строителей (ASCE) определяет шесть различных комбинаций нагрузок.Как и в случае с методом UBC, комбинация нагрузок, которая дает наибольшую нагрузку или наиболее критический эффект, используется для планирования проектирования. Однако расчет нагрузки для ASCE более сложен, чем для UBC. Для целей этого урока и связанного с ним упражнения Load It Up !, мы будем использовать пять комбинаций нагрузок UBC.
Определение размера элемента
Рис. 1. Сила, действующая на колонну. Авторское право
Copyright © 2007 ITL Program, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере
После того, как инженер определяет самую высокую или наиболее критическую комбинацию нагрузок, он определяет размер стержней.Элемент моста — это любая отдельная основная часть конструкции моста, например колонны (опоры) или балки (балки). Размеры колонны и балки рассчитываются независимо.
Чтобы определить размер колонны, инженеры выполняют расчеты с использованием прочности материалов, которые были предварительно определены в ходе испытаний. На рисунке 1 показана нагрузка, действующая на колонну. Эта сила представляет собой наивысшую или наиболее критическую комбинацию нагрузок сверху. Эта нагрузка действует на площадь поперечного сечения колонны.
Напряжение от этой нагрузки равно σ = Сила ÷ Площадь. На Рисунке 1 площадь неизвестна, следовательно, неизвестно напряжение. Следовательно, использование прочности материала на растяжение и сжатие используется для определения размера элемента, и уравнение принимает вид Сила = Fy x Площадь, где сила является самой высокой или наиболее критической комбинацией нагрузок. Fy может быть пределом прочности материала на разрыв или сжатием. Для обычной строительной стали это значение обычно составляет 50 000 фунтов / дюйм ². Для бетона это значение обычно находится в диапазоне от 3500 фунтов / дюйм ² до 5000 фунтов / дюйм ² для сжатия.Обычно инженеры предполагают, что предел прочности бетона на разрыв равен нулю. Следовательно, решение для площади: Area = Force ÷ Fy. Важно соблюдать единообразие единиц измерения: сила измеряется в фунтах (фунтах), а Fy — в фунтах на квадратный дюйм (фунт / дюйм ²). Площадь легко вычисляется и измеряется в квадратных дюймах (в ²).
Рис. 2. Сила, действующая на луч. Авторское право
Copyright © 2007 ITL Program, Колледж инженерии, Университет Колорадо в Боулдере
Чтобы определить размер балки, инженеры выполняют дополнительные вычисления.На рисунке 2 изображена балка, на которую действует нагрузка. Эта нагрузка представляет собой наиболее высокую или наиболее критическую комбинацию нагрузок, действующих на верхнюю часть балки в середине пролета. Сжимающие силы обычно действуют на верхнюю часть балки, а растягивающие силы действуют на нижнюю часть балки из-за этой конкретной нагрузки. В этом примере уравнение для вычисления площади становится немного сложнее, чем для размера столбца. С единственной нагрузкой, действующей в середине пролета балки, уравнение: Сила x Длина ÷ 4 = F _y x Z _x.Как и раньше, сила равна фунтам (фунтам) комбинации максимальной или наиболее критической нагрузки. Длина — это обычно известная общая длина балки. Обычно единицы длины выражаются в футах (футах) и часто конвертируются в дюймы. F _y — это предел прочности на разрыв или сжатие материала, как описано выше. Z _x — коэффициент, который включает размеры площади поперечного сечения элемента. Следовательно, Z _x = (Сила x Длина) ÷ (F _y x 4), где Z _x имеет единицы измерения в кубических дюймах (в ³).
Рис. 3. Пример поперечного сечения формы балки: (слева направо) сплошной прямоугольник, I-образная форма и полый прямоугольник. Copyright
Copyright © 2007 Дениз В. Карлсон, Программа ITL, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере
Для каждой формы балки предусмотрены собственные расчеты площади поперечного сечения. Большинство балок в железобетонных зданиях на самом деле имеют прямоугольное поперечное сечение, но лучшая конструкция поперечного сечения — это двутавровая балка для одного направления изгиба (вверх и вниз).Для двух направлений движения хорошо работает коробка или полая прямоугольная балка (см. Рисунок 3).
Сопутствующие мероприятия
Закрытие урока
Найдите минутку и подумайте обо всех мостах, которые вы знаете вокруг своего дома и сообщества. Возможно, вы видите их на проезжей части, велосипедных дорожках или пешеходных дорожках. Подумайте о тех, у которых есть опоры (колонны) и балки (балки).На что они похожи? Вы можете вспомнить размеры опор и балок? (Тема для обсуждения: учащиеся могут вспомнить, что они заметили, что опоры и балки пешеходных и велосипедных мостов намного меньше, чем опоры для движения по шоссе или железной дороге.)
Какие есть примеры типов нагрузки? (Возможные ответы: автомобили, люди, снег, дождь, ветер, вес моста, его перил и знаков и т. Д.) Почему нагрузки влияют на то, как инженер спроектировал мост? (Ответ: инженеры должны выяснить все нагрузки, которые могут повлиять на мосты, прежде чем они начнут их проектировать.) Если бы вы были инженером, как бы вы спроектировали мост, чтобы убедиться, что он безопасен? (Вопросы для обсуждения: во-первых, полностью понять проблему, которую необходимо решить с мостом, его требования и назначение. Затем выясните все возможные типы нагрузок [сил], которые мост может выдержать. Затем рассчитайте максимально возможную нагрузку на мост. возможно, придется выдержать за один раз. Затем определите количество необходимого строительного материала, способного выдержать эту прогнозируемую нагрузку.)
Словарь / Определения
мозговой штурм: метод совместного решения проблем, при котором все члены группы быстро и спонтанно вносят множество идей.
прочность на сжатие: величина сжимающего напряжения, которому может противостоять материал перед разрушением.
площадь поперечного сечения: «срез» или вид сверху формы (например, балки или опоры).
дизайн: (глагол) Планировать в систематической, часто графической форме. Создавать для определенной цели или эффекта. Создайте мост. (существительное) Хорошо продуманный план.
инженер: человек, который применяет свое понимание науки и математики для создания вещей на благо человечества и нашего мира.
инженерия: применение научных и математических принципов в практических целях, таких как проектирование, производство и эксплуатация эффективных и экономичных конструкций, машин, процессов и систем.
инженерное проектирование: процесс разработки системы, компонента или процесса для удовлетворения желаемых потребностей. (Источник: Accreditation Board for Engineering and Technology, Inc.)
сила: толкание или тяга к объекту, например сжатие или растяжение.
ферма: «Балка» моста; обычно горизонтальный член.
нагрузка: любая из сил, которым рассчитана противодействие конструкции, включая любую неподвижную и неизменяющуюся силу (статическую нагрузку), любую нагрузку от ветра или землетрясения (нагрузка окружающей среды) и любую другую движущуюся или временную силу (временная нагрузка).
элемент: отдельный уголок, балка, пластина или сборная деталь, предназначенные для того, чтобы стать неотъемлемой частью собранной рамы или конструкции.
причал: «Колонна» моста; обычно вертикальный член.
предел прочности при растяжении: величина растягивающего напряжения, которому материал может противостоять перед разрушением.
Оценка
Оценка перед уроком
Рисование пар : Разделите класс на команды по три ученика в каждой. Попросите каждую команду инженеров нарисовать мост, чтобы переправить поезд через реку шириной 100 метров.Попросите их описать тип моста и то, где на него действуют сжимающие и растягивающие силы.
Оценка после введения
Завершите проект / презентацию : Попросите студенческие команды вернуться к проектированию моста после предварительной оценки и подумать о потенциальных нагрузках на их мост, учитывая только что обсужденные этапы процесса инженерного проектирования. Попросите их нарисовать нагрузки и направление, в котором они будут действовать на мосту. Какая, по их мнению, будет самая высокая комбинация нагрузок (сколько из этих нагрузок может произойти одновременно)? Затем попросите одну или две инженерные команды добровольно представить классу детали конструкции моста.
Итоги урока Оценка
, авторское право
© Корпорация Microsoft, 2004, One Microsoft Way, Редмонд, Вашингтон, 98052-6399, США. Все права защищены.
Human Bridge : Предложите учащимся использовать себя в качестве необработанного строительного материала для создания моста через классную комнату, достаточно прочного, чтобы по нему могла пройти кошка. Поощряйте их проявлять творческий подход и проектировать так, как они хотят, с требованием, чтобы каждый человек находился в прямом контакте с другим учеником.В скольких местах вы можете определить напряжение и сжатие? Как бы вы изменили конструкцию, если бы человеческий мост был достаточно прочным, чтобы по нему мог пройти ребенок? Какие еще нагрузки могут действовать на ваш мост?
Заключительное обсуждение : Завершите урок и оцените понимание учащимися целей обучения, проведя обсуждение в классе, используя вопросы, приведенные в разделе «Завершение урока».
Домашнее задание
Рабочий лист по математике : Назначьте учащимся прилагаемый рабочий лист комбинаций нагрузок в качестве домашнего задания.После использования пяти комбинаций нагрузок UBC для расчета максимальной или наиболее критической нагрузки на первой странице они используют эту информацию для решения трех проблем на последующих страницах, определяя требуемый размер элементов моста заданных форм и материалов. Три проблемных вопроса становятся все сложнее: младшие школьники должны ответить только на задачу 1; старшеклассникам следует выполнить задачи 1 и 2; Студентам-математикам следует выполнить все три задачи.
Мероприятия по продлению урока
Попросите учащихся построить и проверить несущую способность мостов из бальзового дерева.Начните с просмотра веб-сайта Питера Л. Фогеля о конкурсе на строительство моста через Бальсовый мост: http://www.balsabridge.com/
Аварии случаются! Поручите студентам исследовать и сообщить о том, что пошло не так, когда стальная балка с виадука на шоссе упала на движущееся транспортное средство. Прочтите отчет о дорожно-транспортных происшествиях на шоссе Национального совета по безопасности на транспорте за май 2004 г. с фотографиями. См. Реферат NTSB HAB-06/01, Столкновение пассажирского транспортного средства с упавшей балкой подвесного моста по адресу: http://www.ntsb.gov/news/events/2006/golden_co/presentations.html
Предложите классу принять участие в ежегодном конкурсе дизайна моста Вест-Пойнт. Получите доступ к превосходному и бесплатному загружаемому программному обеспечению для проектирования мостов и другим образовательным ресурсам на веб-сайте Военной академии США в Вест-Пойнте: bridgecontest.usma.edu/
Дополнительная поддержка мультимедиа
Используйте онлайн-программное обеспечение Bridge Designer (загрузка не требуется!), Предоставленное Virtual Laboratories, Школа инженерии Уайтинга, Университет Джона Хопкинса: http: // engineering.jhu.edu/ei/bridge-designer/
использованная литература
Комитет 318 ACI, Требования строительных норм для конструкционного бетона (ACI 318-02) и комментарий (ACI 318R-02): Стандарт ACI . Фармингтон-Хиллз, Мичиган: Американский институт бетона, 2002 г.
Комитет AISC по руководствам и учебникам, Руководство по стальным конструкциям: расчет факторов нагрузки и сопротивления . Третье издание.Американский институт стальных конструкций, 2001 г.
Hibbeler, R.C. Механика материалов . Третье издание. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 1997.
Аэропорт Кансай. Отдел новостей обсерватории Земли, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства.
Единый строительный кодекс. Международная конференция строителей: Уиттиер, Калифорния, 1991 г.
авторское право
© 2007 Регенты Университета Колорадо
Авторы
Джонатан С.Гуд; Джо Фридрихсен; Натали Мах; Кристофер Валенти; Денали Лендер; Дениз В. Карлсон; Малинда Шефер Зарске
Программа поддержки
Комплексная программа преподавания и обучения и лаборатория, Университет Колорадо в Боулдере
Благодарности
Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику DOE или NSF, и вы не должны рассчитывать на одобрение со стороны федерального правительства.
Последнее изменение: 10 сентября 2021 г.
ClearCalcs для пользователей StruCalc — База знаний ClearCalcs
Эта статья предназначена для опытных пользователей StruCalc, которые изучают, как использовать ClearCalcs.В нем объясняются основные сходства и различия между StruCalc и ClearCalcs для каждого расчета. Щелкните ссылку ниже, чтобы перейти к расчету или функции, которую вы хотите сравнить.
Для совершенно новых пользователей мы рекомендуем использовать эту статью в качестве справочника, следуя нашему трехэтапному руководству по началу работы, в котором рассказывается, как создать и экспортировать первое вычисление.
Если у вас есть какие-либо вопросы по началу работы, не стесняйтесь обращаться в службу поддержки.
Содержание
Расчеты
Характеристики
Расчеты
Пользователи
StruCalc будут чувствовать себя как дома с широким спектром вычислений ClearCalcs.Справка встроена в платформу, поэтому, если вы когда-нибудь не уверены, что что-то означает, просто щелкните метку поля, чтобы сразу развернуть и просмотреть описание, формулу и ссылки.
Посмотрите короткое руководство по проектированию раздвижных фундаментов в ClearCalcs.
StruCalc имеет модули простого проектирования для квадратных, сплошных, круглых и прямоугольных фундаментов. ClearCalcs также выполняет вычисления для квадратных / прямоугольных (раздвижная опора) и непрерывных опор (полосовая опора) и круглых (опорных) опор.
Калькулятор фундамента ClearCalc по сути такой же, как и в Strucalc, но у нас также есть следующие дополнительные функции:
Эксцентрические нагрузки (в том числе двухосные!)
Можно отдельно указать нижние арматурные стержни по осям X и Y
Вы также можете включить верхнее армирование
Контроль длины развертки арматуры
Балки (балки, балки, стропила и т. Д.)
Посмотреть видео-примеры балок, стропил и коньковых балок можно здесь.
ClearCalcs использует несколько иной подход к StruCalc, когда дело доходит до проектирования балок, стропил и балок перекрытия. Вместо того, чтобы иметь отдельные калькуляторы, наш калькулятор балок достаточно гибок, чтобы позволить проектировать каждый — при выборе « предустановки » при создании балки для вас будут использоваться общие входы по умолчанию (например, предустановка балки перекрытия по умолчанию будет повторяющийся член). Ниже приведены некоторые конкретные отличия, а также примеры дизайна.
Выбор балок
StruCalc: Балки и стропила имеют отдельные кнопки
ClearCalcs: Сначала вы выбираете тип балки (например,Деревянная балка) и , затем подтип балки (например, балка перекрытия)
Геометрия балки и опоры
StruCalc: Укажите длину левого, центрального и правого пролета и отметьте, если есть консоль
ClearCalcs: просто укажите общую длину балки (сумму всех пролетов) и разместите столько опор, сколько хотите, вдоль балки (например, для 5-футовой балки с 1-футовой консолью справа вы должны указать длину = 5 футов, опора 1 = 0 футов и Поддержка 2 = 4 фута) — это графически отобразится на диаграмме, чтобы было легко определить, что вы сделали.Узнайте больше о типах поддержки здесь.
Загрузка балки
StruCalc: Вам необходимо выбрать между равномерно нагруженными и многопролетными балками
ClearCalcs: Все расчеты балок ClearCalcs поддерживают неограниченное количество опор и нагрузок.
StruCalc: Нагрузки указаны как «первая сторона» и «вторая сторона» с шириной притока
ClearCalcs : вы можете вручную вводить и маркировать нагрузки, как вам нужно.Если вы хотите скопировать, как это делает StruCalc, вы можете просто создать строку для каждой стороны, обозначить их «Сторона 1» и «Сторона 2» и указать желаемую ширину притока.
См. Нашу статью о том, как ввести распределенную нагрузку, которая включает снимки экрана и рабочие примеры, в том числе, как рассчитать ширину притока.
StruCalc : нагрузка на стену доступна только в Plf, но не в Psf
ClearCalcs : Нагрузку на стену можно ввести как нагрузки plf с помощью таблицы «Линейные нагрузки» под Распределенной нагрузкой.Вы также можете ввести нагрузку на стену в таблицу «Распределенные нагрузки» вместе с нагрузками на пол и крышу. Это может быть большой уловкой для экономии времени, поскольку вы можете установить ширину притока равной высоте стены (например, 2 фута), а величину нагрузки — весу стены в фунтах на квадратный дюйм.
Стропила
ClearCalcs позволяет проектировать стропила с помощью наших калькуляторов балок (см. Раздел о балках выше). Вы по-прежнему можете ввести уклон крыши и установить внутреннюю часть и длину карниза, как в StruCalc, только вы делаете это в калькуляторе деревянных или стальных балок, выбрав предустановку «Стропила».
Пример проектирования стропил

Длина и опоры
StruCalc : введите внутреннюю длину и длину карниза плюс уклон крыши
ClearCalcs : введите общую длину стропил и желаемое количество опор, а также уклон крыши (например, для внутреннего пролета 7,5 футов и длины карниза 1,5 фута вы должны указать общую длину стропил, равную 9 футов с опорами на 0 и 7 футов.5 футов, образуя консоль 1,5 фута справа)
Ширина притока:
StruCalc: На основе межосевого расстояния между стропилами
ClearCalcs: То же, но для экономии времени, если вы выберете предустановку Rafter, ширина притока будет по умолчанию равной интервалу OC Rafter, который вы указали на панели Project Details при создании проекта, но это можно изменить для каждого расчета, если у ваших стропил разный интервал. O.C. интервал будет указан в поле «Ширина притока» в футах.Например, если вы укажете 16 дюймов, это будет преобразовано в 1,33 фута
.
Загрузки:
StruCalc: Введите временную и статическую нагрузку на крышу, а также включите или выключите снег
ClearCalcs: То же, за исключением того, что вы лучше контролируете снеговую нагрузку и можете добавлять дополнительные частичные или точечные нагрузки для таких вещей, как солнечные батареи. Если вы хотите удвоить динамическую нагрузку на карниз, просто добавьте частично распределенную нагрузку на эту часть стропила.
Распорка
StruCalc: По умолчанию используется верхняя распорка, и вы можете установить флажок, чтобы добавить «Связь, примененная к нижней части стропил»
ClearCalcs: Также по умолчанию используется верхняя распорка, но есть еще больше вариантов распорки! N.B. Эквивалентной отметке «Укрепление, приложенное к нижней части стропил» в ClearCalcs будет «Верхняя и нижняя подкосы»
.
Балка от бедра / впадины
ClearCalcs имеет очень похожий калькулятор бедра / впадины, который позволяет вводить размеры в плане и автоматически регулировать нагрузки и длину в зависимости от крыши.Чтобы использовать его, создайте балку и выберите предустановку балки «Бедро / долина». Это позволит вам установить длину стороны и уклон крыши, а также автоматически установит коническую / трапециевидную нагрузку на бедро.
Колонна
Ознакомьтесь с полным руководством по деревянным колоннам, включая короткое видео и рабочие примеры.
Галстук с воротником
Наш модуль воротниковых стяжек позволяет вам спроектировать либо воротниковые стяжки, либо стропила, либо стропильные стропы вместе. Ознакомьтесь с полным руководством по использованию и теории здесь.
Модули стяжки воротника StruCalc и ClearCalcs очень похожи в том, что вы предоставляете отдельную длину стропил, длину карниза и уклон крыши, но есть некоторые ключевые различия в дополнительных возможностях, которые обеспечивает ClearCalcs:
Вы можете указать дополнительную стяжку вместо одной
Стропильная балка и анкерные элементы могут быть спроектированы с отдельными размерами / типами древесины, как в StruCalc
.
Нагрузка вводится вдоль верхней части стропил и позволяет применять как распределенные нагрузки, так и точечные нагрузки.StruCalc по умолчанию имеет значение 24 дюйма в открытом состоянии. интервал, тогда как ClearCalcs по умолчанию 16 дюймов O.C. расстояние (1,33 фута).
Ввод нагрузки аналогичен вводу нагрузки на балку, но, поскольку стропила имеют наклон, он также включает опцию «ориентации» с опцией «Гравитация» или «Выровнено» в зависимости от того, действует ли нагрузка прямо вверх и вниз в соответствии с силой тяжести (например, на крыше нагрузка) или перпендикулярно балке, как ветер.
Стенка сдвига
ClearCalcs в настоящее время не имеет специального модуля Shear Wall (но мы постоянно добавляем дополнительные вычисления!).Хотите увидеть это раньше? Дайте нам знать! Мы расставляем приоритеты на основе отзывов.
Дополнительные / новые вычисления в ClearCalcs
ClearCalcs имеет несколько дополнительных расчетов, недоступных в StruCalc, включая компоненты ветра и облицовку, проектирование стальных элементов (принесите результаты анализа из другой программы), бетонные балки и колонны, конструктор нестандартных поперечных сечений, холоднокатаные стальные балки и колонны и портал. Анализ кадров. Мы постоянно добавляем больше — дайте нам знать, что вы хотите увидеть!
Характеристики
Добавление и управление новыми расчетами и проектами
Выберите расчет
StruCalc: Выберите значок нужного вычисления в нижней части экрана
ClearCalcs: Находясь в проекте, вы нажимаете синюю кнопку «Добавить новый расчет» на боковой панели и выбираете новый расчет, который хотите добавить.
Выбор материала для дизайна в
StruCalc: Выберите значок нужного вычисления в нижней части экрана
ClearCalcs: Находясь в проекте, вы нажимаете синюю кнопку «Добавить новый расчет» на боковой панели и выбираете новый расчет, который хотите добавить.
Выбор конкретных типов балок
StruCalc: Отдельные значки внизу для стропила, балки перекрытия, балки вальмы / впадины
ClearCalcs: Сначала выберите калькулятор (например,Деревянная балка), а затем выберите подтип из открывшегося списка предустановок (например, Стропила, Балка перекрытия). В этих предустановках используется тот же калькулятор балки, но предварительно указаны ключевые входные данные — например, предустановка перекрытия перекрытия будет установлена как повторяющееся значение
.
Создание нового проекта
И ClearCalcs, и StruCalc имеют схожую концепцию «проектов» с размещенными внутри вычислениями.
StruCalc: Создайте новый проект из меню «Файл», новые вычисления появятся вверху экрана и вверху боковой панели
ClearCalcs: Создайте новый проект на главном экране, новые вычисления появляются на боковой панели по мере их добавления.
Изменение порядка, копирование и удаление расчетов
StruCalc: Управляйте вычислениями на боковой панели и вверху страницы
ClearCalcs: Все вычисления отображаются на боковой панели, где вы можете перетащить их, чтобы изменить порядок их выполнения. Щелкните отдельный расчет, и вы можете индивидуально копировать, удалять или менять местами материалы в правом верхнем углу экрана.
Отслеживание грузов
Отслеживание нагрузки между балками, колоннами и фундаментом — одна из лучших функций StruCalc, поскольку она позволяет быстро и безошибочно распределять нагрузки сверху вниз по конструкции.Отслеживание нагрузки ClearCalcs работает очень похоже!
StruCalc: Щелкните синюю гиперссылку для «Точечная динамическая нагрузка» или «Осевая динамическая нагрузка», чтобы выбрать элемент и реакцию для загрузки дорожки. Нагрузка отслеживается на правой панели.
ClearCalcs: Щелкните значок «звено» синей цепи рядом с точечной нагрузкой и выберите элемент и реакцию, от которой требуется отслеживать. Нагрузка отслеживается непосредственно в таблице точечной нагрузки и будет динамически обновляться по мере внесения изменений в другие вычисления.Если ваши изменения приводят к сбою связанного листа, он будет отображаться красным на боковой панели.
Печать
StruCalc: Щелкните «Предварительный просмотр» на боковой панели, чтобы просмотреть и распечатать один расчет, или щелкните значок «Печать» на нижней панели, чтобы распечатать все.
ClearCalcs: Щелкните «Экспорт» на боковой панели проекта, чтобы распечатать весь проект, или щелкните значок «Экспорт» в правом верхнем углу выбранного вычисления, чтобы распечатать отдельный расчет. Расчеты будут загружены в виде PDF-файла, который при желании можно будет распечатать.В диалоговом окне «Экспорт» вы можете выбрать или удалить расчеты из вашей печати, а также выбрать уровень детализации печати.
AutoSize
И StruCalc, и ClearCalcs дают возможность автоматически изменять размер элементов для ускорения проектирования.
StruCalc: Щелкните «AutoSize» на боковой панели, выберите желаемый уклон и запустите
.
ClearCalcs : ClearCalcs предлагает расширенные возможности для поиска желаемого участника:
Везде, где вы видите «Выбрать… «под выбранным элементом нажмите, чтобы открыть диалоговое окно, в котором будут показаны все доступные параметры и их влияние на адекватность, отфильтровать или выбрать нужный вариант.
При настройке нового проекта вы можете указать «предпочитаемые» разделы для использования на экране «Сведения о проекте» или скопировать из прошлого проекта. После того, как вы указали предпочтительные разделы, в любом месте, где вы видите кнопку «Автоматически изменить размер» под выбранным пользователем, вы можете щелкнуть, чтобы автоматически выбрать наиболее оптимальный раздел на основе ваших предпочтений, или вы можете нажать «Выбрать»… «и увидите, что предпочитаемые разделы помечены звездочкой вверху списка рядом с их соответствием.
Коды регулировочных элементов
StruCalc: Используя «Коды элементов» на боковой панели, вы можете выбрать строительный код и NDS, для которых вы хотите спроектировать (до 2015 г.)
ClearCalcs: ClearCalcs постоянно обновляется и поддерживает самые последние версии IBC и NDS
Регулировка пределов прогиба и значений по умолчанию
StruCalc : щелкните значок шестеренки «Параметры», чтобы отредактировать пределы нагрузки и прогиба по умолчанию для всей программы
ClearCalcs: Значения по умолчанию устанавливаются для каждого проекта.Когда вы впервые создаете проект, вы увидите список параметров проекта по умолчанию на экране «Сведения о проекте», где вы можете изменить настройки для пределов нагрузки и отклонения по умолчанию.
Редактор материалов
StruCalc : щелкните значок редактора материалов на нижней панели, выберите тип материала, который вы хотите отредактировать, и сохраните его новые свойства.
ClearCalcs : К сожалению, в настоящее время мы не предлагаем возможность сохранять материалы обратно в вашу библиотеку.Мы постоянно обновляем каталоги разделов, однако, если отсутствует раздел, который вы хотели бы добавить, не стесняйтесь сообщить нам об этом — обычно это можно сделать в течение нескольких дней, и это принесет пользу всем пользователям ClearCalcs.
Мы постоянно обновляем ClearCalcs, добавляя новые функции каждые несколько недель. Вы можете ознакомиться с обновленными статьями о новых полезных функциях в нашем разделе Advanced Tricks, но есть пара самых удобных вещей, которые вы можете сделать, это определенно указать свою собственную систему единиц измерения и ввести формулы в любое поле ввода.
Обрамление долины: расчет задания на домкрат-стропила
Долина между северной и восточной крышами представляет собой обычную долину с пересекающимися крышами с одинаковым шагом 10 из 12. Сложность заключается в том, что вспомогательный гребень разбивает линию впадины на две части. Нижняя часть представляет собой настоящую ендову со стропильной балкой между стропильной балкой и вспомогательным гребнем, а верхняя часть представляет собой долину для укладки. Я не мог придумать простого способа точно определить центр линии впадины между стропильной балкой и поперечным коньком.Я закончил тем, что расширил плоскость поперечных стропил, чтобы определить, где она пересекается с основной плоскостью крыши на стропильной балке. На гребне конька я расположил точку, в которой основная стропильная плоскость соприкасается с краем коньковой доски. Я пропустил веревку между точками. Струна точно указала положение стропила между подконьком и стропильной балкой.
Отсюда я мог рассчитать и разрезать долину до нужной длины.
Обычно стропила ендовы гребня к плите имеет верхний разрез по отвесу с одинарным или двойным скосом и срез сиденья.На этом верхний и нижний разрезы представляют собой отвесные разрезы с одинарными скосами.
Я не успел рассчитать стропила долины, когда работал в выходные, а в понедельник должен идти дождь. Итак, вот вид сверху с измерениями, которые студенты из Warwick CTC использовали для расчета домкратов.
Компоновка домкрата долины имеет три домкрата. Я сделал замеры на плане. Все измерения — это прогоны (горизонтальные измерения). Это не диагональные измерения.
Вид с места, где поперечный конек пересекает плоскость основной крыши, вниз по центру области перекрытия долины и истинной долины, которая проходит между вспомогательным коньком и стропильной балкой, поддерживающей вспомогательный коньк.Компоновка долинного домкрата имеет три домкрата. Я сделал замеры на плане. Все измерения — это прогоны (горизонтальные измерения). Это не диагональные измерения.
Вот что студенты придумали для длины диагонали для каждого стропила:
Подвески, используемые для крепления домкратов к балкам, имеют перекос. Один без перекоса лежит на полу под другим, который я согнул и прибил гвоздями к краю стропила. Использование наклонной подвески устраняет необходимость делать угловой надрез на домкратах долины.
No related posts.