Надёжный костяк: расчёт стропильной системы двускатной крыши

Двускатная крыша образуется на базе каркаса, сочетающего в себе элементарность устройства и непревзойдённую надёжность. Но этими достоинствами костяк кровли в два прямоугольных ската может похвастаться только в случае тщательной подборки стропильных ног.

Параметры стропильной системы двускатной крыши

К расчётам стоит приступать, если вы понимаете, что стропильная система двускатной кровли — это комплекс треугольников, самых жёстких элементов каркаса. Они собираются из досок, размер которых играет особую роль.

Длина стропил

Определить длину прочных досок для стропильной системы поможет формула a²+b²=c², выведенная Пифагором.

Длину стропила можно найти, зная ширину дома и высоту крыши

Параметр «a» обозначает высоту и выбирается самостоятельно. Он зависит от того, будет ли подкровельное пространство жилым, также имеет определённые рекомендации, если планируется мансарда.

За буквой «b» стоит ширина здания, разделённая надвое. А «c» представляет собой гипотенузу треугольника, то есть длину стропильных ног.

Допустим, что ширина половины дома равна трём метрам, а крышу решено сделать высотой два метра. В этом случае длина стропильных ног будет достигать 3,6 м (c=√a²+b²=4+√9=√13≈3,6).

К цифре, полученной из формулы Пифагора, следует приплюсовать 60–70 см. Лишние сантиметры понадобятся, чтобы вынести стропильную ногу за стену и сделать необходимые запилы.

Шестиметровое стропило — самое длинное, поэтому подходит в качестве стропильной ноги

Максимальная длина бруса, используемого в качестве стропильной ноги, – 6 м. Если требуется прочная доска большей длины, то прибегают к приёму сращения — прибиванию к стропильной ноге отрезка от ещё одного бруса.

Сечение стропильных ног

Для различных элементов стропильной системы существуют свои стандартные размеры:

• 10х10 или 15х15 см — для бруса мауэрлата;
• 10х15 или 10х20 см — для стропильной ноги;
• 5х15 или 5х20 см — для прогона и подкоса;
• 10х10 или 10х15 см — для стойки;
• 5х10 или 5х15 см — для лежня;
• 2х10, 2,5х15 см — для обрешётин.

Толщина каждой детали несущей конструкции кровли обусловливается нагрузкой, которую ей предстоит испытывать.

Брус сечением 10х20 см идеально подходит для создания стропильной ноги

На сечение стропильных ног двускатной кровли влияет:

• нагрузка на кровельные скаты;
• тип строительного сырья, ведь «выдержка» бревна, обычных и клеёных брусов разнится;
• длина стропильной ноги;
• вид древесины, из которой были выстроганы стропила;
• протяжённость просвета между стропильными ногами.

Наиболее существенно на сечении стропильных ног сказывается шаг стропил. Увеличение расстояния между брусьями влечёт за собой усиление давления на несущую конструкцию кровли, а это обязывает строителя использовать толстые стропильные ноги.

Таблица: сечение стропил в зависимости от длины и шага

Переменное воздействие на стропильную систему

Давление на стропильные ноги бывает постоянным и переменным.

Время от времени и с разной интенсивностью на несущую конструкцию крыши воздействуют ветер, снег и атмосферные осадки. В общем, скат кровли сравним с парусом, который под напором природных явлений может порваться.

Ветер стремится опрокинуть или приподнять крышу, поэтому важно произвести все расчёты правильно

Переменная ветровая нагрузка на стропила определяется по формуле W = Wo × k x c, где W — это показатель ветровой нагрузки, Wo — значение ветровой нагрузки, характерной для определённого участка России, k — поправочный коэффициент, обусловливаемый высотой сооружения и характером местности, а c — аэродинамический коэффициент.

Аэродинамический коэффициент может колебаться в рамках от -1,8 до +0,8. Минусовое значение характерно для поднимающейся крыши, а плюсовое — для кровли, на которую ветер давит. При упрощённом расчёте с ориентацией на улучшение прочности аэродинамический коэффициент считают равным 0,8.

Расчёт ветрового давления на крышу основывается на местонахождении дома

Нормативное значение ветрового давления узнают по карте 3 приложения 5 в СНиП 2.01.07–85 и специальной таблице. Коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, тоже стандартизован.

Таблица: нормативное значение ветрового давления

Таблица: значение коэффициента k

На ветровой нагрузке отражается не только местность. Большое значение имеет зона расположения жилья. За стеной из высоких зданий дому почти ничего не грозит, но на открытом пространстве ветер может стать для него серьёзным врагом.

Снеговая нагрузка на систему стропил вычисляется по формуле S = Sg × µ, то есть вес снежной массы на 1 м² умножается на поправочный коэффициент, на значении которого отражается степень наклона кровли.

Вес снегового пласта указан в СНиП «Стропильные системы» и определяется типом местности, где построено здание.

Снеговая нагрузка на крышу зависит от того, где расположен дом

Поправочный коэффициент, если скаты кровли кренятся менее чем на 25°, приравнивается к единице. А в случае наклона крыши на 25–60° этот показатель уменьшается до 0,7.

Когда крыша наклонена более чем на 60 градусов, снеговую нагрузку сбрасывают со счетов. Всё-таки с крутой кровли снег скатывается быстро, не успевая оказать негативного влияния на стропила.

Постоянные нагрузки

Нагрузками, воздействующим беспрерывно, считают вес кровельного пирога, включая обрешётку, утеплитель, плёнки и отделочные материалы для обустройства мансарды.

Кровельный пирог создаёт постоянное давление на стропила

Вес кровли — это сумма веса всех материалов, использованных при строительстве крыши. В среднем он равен 40–45 кг/м.кв. По правилам на 1 м² стропильной системы не должно приходиться более 50 кг веса кровельных материалов.

Чтобы в прочности стропильной системы совсем не осталось сомнений, к расчёту нагрузки на стропильные ноги стоит добавлять 10%.

Таблица: вес кровельных материалов на 1 м²

Количество брусьев

Сколько стропил понадобится для обустройства каркаса двускатной кровли, устанавливают, разделив ширину крыши на шаг между брусьями и прибавив к полученному значению единицу. Она обозначает добавочное стропило, которое потребуется поставить на край кровли.

Допустим, между стропилами решено оставлять по 60 см, а длина крыши составляет 6 м (600 см). Получается, что необходимо 11 стропил (с учётом добавочного бруса).

Стропильная система двускатной крыши — это конструкция из определённого количества стропил

Шаг брусьев несущей конструкции кровли

Чтобы определить расстояние между брусьями несущей конструкции кровли, следует обратить пристальное внимание на такие моменты, как:

• вес кровельных материалов;
• длина и толщина бруса — будущей стропильной ноги;
• градус наклона кровли;
• уровень ветровой и снеговой нагрузок.

Через 90–100 см стропила принято располагать в случае выбора лёгкого кровельного материала

Нормальным для стропильных ног считается шаг в 60–120 см. Выбор в пользу 60 или 80 см делают в случае строительства кровли, наклоненной на 45˚. Таким же маленьким шаг должен быть при желании покрыть деревянный каркас крыши тяжёлыми материалами вроде керамической черепицы, асбоцементного шифера и цементно-песчаной плитки.

Таблица: шаг стропил в зависимости от длины и сечения

Формулы расчёта стропильной системы двускатной крыши

Расчёт стропильной системы сводится к установлению давления на каждый брус и определению оптимального сечения.

При расчёте стропильной системы двускатной кровли действуют следующим образом:

1. По формуле Qr=AxQ узнают, какова нагрузка на погонный метр каждой стропильной ноги. Qr — это распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги, выраженная в кг/м, A — расстояние между стропилами в метрах, а Q — суммарная нагрузка в кг/м².
2. Переходят к определению минимального сечения бруса-стропила. Для этого изучают данные таблицы, занесённой в ГОСТ 24454–80 «Пиломатериалы хвойных пород. Размеры».
3. Ориентируясь на стандартные параметры, выбирают ширину сечения. А высоту сечения вычисляют, используя формулу H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α < 30°, или формулу H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), когда уклон крыши α > 30°. H — это высота сечения в см, Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины в метрах, Qr — распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги в кг/м, B — ширина сечения см, Rизг — сопротивление древесины на изгиб, кг/см². Если материал произведён из сосны или ели, то Rизг может быть равен 140 кг/см² (1 сорт древесины), 130 кг/см² (2 сорт) или 85 кг/см² (3 сорт). Sqrt — это квадратный корень.
4. Проверяют, соответствует ли величина прогиба нормативам. Она не должна быть больше цифры, которая получается в результате деления L на 200. Под L понимается длина рабочего участка. Соответствие величины прогиба соотношению L/200 выполнимо только при верности неравенства 3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1. Qr обозначает распределённую нагрузку на погонный метр стропильной ноги (кг/м), Lmax — рабочий участок стропильной ноги максимальной длины (м), B — ширину сечения (см), а H — высоту сечения (см).
5. Когда выше представленное неравенство нарушается, показатели B и H увеличивают.

Таблица: номинальные размеры толщины и ширины пиломатериала (мм)

Пример расчёта несущей конструкции

Предположим, что α (угол наклона крыши) = 36°, A (расстояние между стропилами) = 0,8 м, а Lmax (рабочий участок стропильной ноги максимальной длины) = 2,8 м. В качестве брусьев используется материал из сосны первого сорта, а это значит, что Rизг = 140 кг/см².

Для покрытия кровли выбрана цементно-песчаная черепица, и поэтому вес крыши составляет 50 кг/м². Суммарная нагрузка (Q), которую испытывает каждый квадратный метр, равна 303 кг/м². А для строительства стропильной системы используются брусья толщиной 5 см.

Отсюда вытекают следующие вычислительные действия:

1. Qr=A·Q= 0,8·303=242 кг/м — распределённая нагрузка на погонный метр бруса-стропила.
2. H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг).
3. H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140).
4. 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1.
5. 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61.
6. H ≥ (примерная высота сечения стропила).

В таблице стандартных размеров нужно найти высоту сечения стропил, близкую к показателю 15,6 см. Подходящим является параметр, равный 17,5 см (при ширине сечения в 5 см).

Эта величина вполне соответствует показателю прогиба в нормативных документах, и это доказывается неравенством 3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1. Подставив в него значения (3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³), получится обнаружить, что 0,61 < 1. Можно сделать вывод: сечение пиломатериала выбрано верно.

Видео: подробный расчёт стропильной системы

Расчёт стропильной системы двускатной крыши — это целый комплекс вычислений. Чтобы брусья справились с возлагаемой на них задачей, строителю нужно безошибочно определить длину, количество и сечение материала, узнать нагрузку на него и выяснить, каким должен быть шаг между стропилами.

legkovmeste.ru

Стропильная система двухскатной крыши — схема, конструкция и устройство крыши, фото и видео

Оглавление статьи

В любой скатной крыше имеется система с наклонными плоскостями (скатами). Подбор и расчет стропильной системы необходимо делать с учетом опор, необходимых для нее, а также типа крыши, габаритов и форм перекрываемых конструкций. Произведя расчет стропильной системы двухскатной крыши, Вы сможете выбрать нужный размер стропильной ноги, а также обеспечите высокую прочность кровли.

Виды и устройство стропильной системы двухскатной крыши

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

Например, наслонные типы стропил будут опираться несущие стены сооружений (со внешней стороны), а также на доп. опоры внутри, если вдруг между основными будет более четырех с половиной метров расстояние. В нижней части стропильная нога опирается на брусья, передающие вес между крышей и стеной сооружения. Что же касается верхнего конца, то его соединяют с коньковым типом прогона, а также с иной стропильной ногой.

Висячая стропильная система двухскатной крыши обладает затяжкой, расположенной на том уровне, где находятся нижние опорные узлы, а может быть и выше, чем они. Здесь не предусмотрено промежуточных опор. Что касается расстояния между несущими с внешней стороны, оно должно быть до шести с половиной метров. Такой вариант относится к треугольной ферме, а между ними расстояние по плану от 1.3 до 1.8 метра.

Покрытия

Этернитовые типы кровли – волокнистые или плоские асбестоцементные листы. Они дешевые и просто устанавливаются.

Сланец относится к шиферным вариантам крыш, их делают из природных материалов слоистых сланцев. К шиферу также относится ондулин и еврошифер.

Покрытия из металла применяют для покрытия жилых сооружений. Они надежно защитят от воздействия атмосфер, нетяжелые и просты в плане монтажных работ. Сюда относят алюцинк, оцинковку и профнастил.

Рулонный тип относится к мягкой кровле. Он имеет свойство не пропускать влагу, и очень устойчив к негативным влияниям окружающей среды. Также их легко монтировать. Сюда относится рубероид, бито-полимерный материал, мембранная кровля.

Некоторые используют кровлю из дерева. Но очень редко, поскольку они сложны в плане монтажа.

Варианты кровли, которые пропускают свет, производятся из стекла, полимера.

Обрешечиваем

Именно обрешетка – основание кровель. Производится из брусьев или деревянных досок. Если обустраивается деревянная, металлическая, черепичная крыша, выбирается брус, сечение которого:

5 на 5 см, если расстояние между стропилами в диапазоне одного метра 1.1м).

5 на 6 см, если стропиловый шаг от 1.2 до 1.3 метра.

6 на 6, если шаг 1.4 или 1.5 метра.

В других случаях доски могут быть до 2.5 см по толщине.

Стропила

Из дерева используют бревенчатые варианты, которые спилены буквально на один кант. Для того, чтобы делать наслонные стропила, подойдет больше сечение бревна круглой формы с диаметром от 12 до 20 см.

Как рассчитать настольную стропильную ногу?

Между ногами может быть расстояние от метра до полутора. Их сечение нужно определить в соответствии с расчетами. Для этого узнается прочность и жесткость конструкций. Поэтому нужно узнать, какова постоянная нагрузка на стропилу, в которую включены регулярные нагрузки и снега, на каждый метр погонный.

Для проведения расчетов необходимо знать такие данные, как:

• Шаг, с которым устанавливаются стропильные ноги
• Под каким углом наклонена кровля
• Какие габариты кровли

То, какие будут выбраны параметры и вообще, многие коэффициенты, зависит от выбранного материала для крыши и его детального состава.

Стоит учитывать, что между прогонами и стропильными ногами должно быть надежное сопряжение. Благодаря этому стены сооружений не будут разрушающе распороты. Если у Вас конструкции из дерева, их нужно периодически осматривать.

Варианты двускатных крыш на сегодняшний день достаточно распространены. А ведь правильно обустроив кровлю, у Вас будет прочное, красивое и очень долговечное жилье!

socratstroy.ru

чертеж наслонных стропил, прогон в разрезе, крепление двускатной кровли

Содержание:

Популярность двухскатных крыш объясняется относительной простотой их конструкции и универсальностью, позволяющей использовать данные системы в различных климатических зонах. Схема стропильной системы двухскатной крыши обладает некоторыми конструкционными и монтажными особенностями.

Какие бывают двухскатные крыши

В состав двухскатной (или щипцовой) крыши входят два плоских наклонных прямоугольника, которые называются кровельными скатами. При их монтаже соблюдается определенный угол по отношению к внешним стенами постройки. Скатный наклон позволяет природным осадкам стекать вниз естественным путем. Желание сделать свою крышу более интересной и оригинальной выражается в обустройстве неравных наклонов скатов, когда конек располагается не по центру здания. В таком случае длинна скатов будет отличаться друг от друга, что сказывается на рациональности использования подкровельного пространства.

Ломанную щипцовую крышу применяют в случае обустройства на чердаке мансардного помещения. За счет подобно конструкционного решения достигается некоторое увеличение чердачного пространства, дополнительно изолируемого от холода и влаги. Основой двухскатной симметричной крыши является равнобедренный треугольник. Данная классическая конструкция по причине простоты сооружения пользуется высокой популярностью среди опытных и начинающих строителей.

Виды и схемы

Начинается сооружение наслонной стропильной крыши с определения угла ее наклона: на этот показатель влияют не столько архитектурные требования, сколько климатические особенности данной местности. Также некоторого учета требует и тип используемого кровельного материала. Там, где часто выпадают осадки, кровлю желательно делать с наибольшим возможным наклоном. В регионах с сильными ветрами крышу рекомендуется применять максимально пологую, из-за угрозы срыва конструкции резкими порывами ветра.

Наклон скатов находится в пределах от 5 до 90 градусов, но чаще всего используются кровли с углом уклона 35-45 градусов. Объясняется это экономичностью сооружения по расходу строительного материала и равномерностью распределения нагрузок по периметру дома. Обычно такие дома оснащаются холодными, неприспособленными для проживания чердаками.

Если на чердаке хочется обустроить жилое помещение, потребуется применение ломанной двухскатной крыши. В таких конструкциях верхние части более пологие, а нижние обладают значительной крутизной. В результате достигается расширение площади чердака, что дает возможность обустроить там мансардное жилище. Данный вид крыши обладает более сложной стропильной схемой двускатной крыши.

Какие бывают стропильные системы двухскатных крыш

Классифицируют стропильные системы по типу использования опорных оснований под стропила:

• Висячие. Данные схемы применяются в конструкциях, где расстояние между опорами не превышает 6,5 м.
• Наслонные. Наслонные стропила двускатной крыши применяют в зданиях, имеющих дополнительную несущую стену или опорные столбами.
• Гибридные. Здесь имеются обе разновидности стропилин.

Функцию несущих элементов двухскатной конструкции выполняет мауэрлат и стропильная система. Она состоит из стропильных ног, вертикальных стоек, ригелей, распорок, коньковых прогонов. Благодаря соединению всех этих деталей между собой и формируется единая стропильная конструкция.

В качестве материала изготовления стропилин и прочих элементов выступает древесина, металл и бетон. К используемой древесине предъявляются некоторые требования: очень важно, чтобы попавшиеся сучки не превышали по своей длине трети толщины изделий.

Мауэрлат изготовляется из бруса сечением 100-200 мм: его закладывают непосредственно под стропилину, или монтируют по всей протяженности стеновых конструкций. Благодаря этому нагрузка на внешние стены равномерно распределяется по всему их периметру. Устанавливают мауэрлат на верхний стеновой обрез: линией монтажа выступает или стеновая ось, или смещенная к наружной или внутренней грани стены линия. Смещение возможно в пределах 50 мм. Прежде, чем укладывать мауэрлат, стену оснащают гидроизоляционным слоем (в основном это – рубероид. Отдельные звенья мауэрлата должны быть прочно соединяться прямыми замками.

Установка стропильных ног

Прежде, чем устанавливать стропила, следует провести монтаж мауэрлата на продольные стены. В качестве крепежей здесь используются анкерные болты. После этого определяется оптимальное сечение стропилин: на это влияет их длина и шаг установки. Для простоты расчета обычно применяют специальные таблицы готовых параметров, или программы, демонстрирующие двухскатную крышу в разрезе. Иногда возникает потребность в корректировке размеров стропильных ног: в таком случае применяется сращивание отдельных частей при помощи крепежей. На утепляемых кровлях расстояние между стропилинами подбирается так, чтобы максимально минимизировать подрезку теплоизоляционного материала. Выбирая расстояние между стропилами двухскатной крыши, стоит также учитывать нагрузку кровельного материала.

Монтаж стропил двухскатной крыши проводят в следующей очередности операций:

1. Изготовления шаблона для сборки строительных ферм. Для этого потребуется пара досок идентичной длины с длиной стропилины. Их скрепляют с одного конца гвоздем.
2. Фиксация финального угла. Свободные края готовой конструкции кладут на те места опор, где будут установлены стропильные ноги. Образованный финальный угол наклона необходимо зафиксировать гвоздями, установив также перемычку жесткости.
3. Изготовление еще одного шаблона. Он облегчит проведение монтажных запилов на стропильных ногах. Материалом изготовления обычно выступает фанера.
4. Вырезание монтажных запилов. Для этого используют изготовленный ранее шаблон. Соединение проводится под углом наклона кровли. Готовую треугольную стропильную ферму нужно поднять на поверхность крыши, используя вспомогательные приспособления – лестницу, лаги и т.п. Поднятая ферма крепится на мауэрлат.
5. Установка фронтонных ферм. По краям крыши монтируются фронтонные фермы. Чтобы правильно позиционировать их по вертикали и горизонтали, обычно применяют временные подкосы.
6. Ось конькового прогона. Между вершинами первой и последней фермы протягивают бечевку. Это послужит уровнем для правильности монтажа остальных промежуточных ног.
7. Подъем и монтаж остальных стропилин. Прогон в стропильной системе просчитывается заранее: обычно фермы располагают не ближе, чем 60 см.
8. Укрепление громоздких элементов. Для этого предназначены ригели, подпоры, подкосы и т.п.
9. Монтаж конькового бруса при помощи специальных подпор. Он служит местом крепления наслонных стропил промежуточного, диагонального и укороченного типа.

Как рассчитать нагрузку и наклон скатов

Чтобы дом был прочным и надежным, необходимо качественно рассчитать стропильную систему. Если речь идет о сложных кровлях, процедуру составления схемы наслонных стропил лучше доверить профессиональному архитектору. Небольшие двухскатные крыши могут рассчитываться самостоятельно: при этом используются несложные инструменты и специальные формулы. Однако и в этом случае рекомендуется, чтобы окончательный проект проверил специалист.

Первым делом необходимо определить уровень наклона кровли. Углы до 15 градусов подходят небольшому перечню кровельного материала: поэтому желательно вначале определиться с типом покрытия. Наклон более 45 градусов предусматривает возможность использования любого материала, однако затраты на сооружения такой конструкции заметно возрастут. Обязательно следует учитывать ветровую и снеговую нагрузку, что напрямую зависит от климатических особенностей местности.

Скаты наклоном до 25 градусов — коэффициент перехода от снегового покрова на крышу равен единице. Для наклонов 25-60 градусов коэффициент принимается, как 0.7. Соответственно, снеговая нагрузка на земле 120 кг/м2 и нагрузка на крыше углом наклона 25-60 градусов будет соответствовать 120×0.7=84 кг/м2.

При расчете ветровой нагрузки применяется коэффициент изменения ветровой нагрузки и аэродинамического влияния. Масса кровельного пирога состоит из веса обрешетки, контробрешетки, теплоизоляции, кровельного материала, и, если применяется мансарда, массы декоративного оформления помещения. Обычно параметр средней величины постоянной нагрузки находится в пределах 40-50 кг/м2.  Таким способом высчитывают общую нагрузку, путем сложения постоянной и временной величин. Имея на руках показатель общей нагрузки, легко выбрать оптимальное сечение стропилин.

Даже если все строительные работы планируется осуществлять самостоятельно, проектировку лучше доверить специалистам, так как малейшая допущенная ошибка при расчете разреза стропильной кровли может обернуться весьма плачевными последствиями. Для людей, уверенных в себе, существует вариант с сетевыми справочниками и специализированной литературой. Приступая к сооружению даже простейшей кровли, следует иметь на руках проверенный чертеж схемы стропильной системы двухскатной крыши.

kryshadoma.com

No related posts.