Калькулятор расчета нагрузки на стропила для определения оптимального сечения

Требования к стропильной системе крыши дома

О некоторых требованиях уже было сказано выше. Обозначим остальные.

• Жесткость соединения

  . Основнойэлемент кровельной конструкции –две пары стропильныхлаг , которые устанавливаются через определенное расстояние, называемоешагом установки. Поформе две стропильные ноги представляют собойтреугольник . То есть фигуру, которая сама по себе уже являетсянадежной ипрочной . Просто необходимо эти треугольникижестко соединить между собой.

• Небольшой удельный вес
• Высокое качество

  используемогопиломатериала . Здесь требуется материал сортаментом впределах 1-3 сорт. Если стропильная система степлоизоляционным пирогом иобрешеткой , плюскровельным материалом – конструкция тяжелая, то лучше использоватьдревесину 1 сорта . Добавим, что стандартнаядлина досок ибрусов хвойных пород – 6 м,лиственных – 4,5 м.

Доски для стропильных ног 1 сорта толщиной 50 мм Источник ko.decorexpro.com

Строительные нормы

В соответствии с положениями СНИП II-26-76 шаг и сечение стропил определяют расчетом в зависимости от действующих нагрузок. Размер шага и форма стропил определяется по таблицам, изложенным в документе.

Состоит он из следующих разделов:

1. Общие положения.
2. Нормы и правила строительства (обязанности должностных лиц, принимающих участие в разработке и осуществлении проекта).
3. ГОСТы для строительства – правила проведения проектных работ, особенности строительства для каждого региона.
4. Правила выполнения, сдачи и приемки работ. Все необходимые к выполнению пункты.

Следуя требованиям, указанным в нормативном акте, можно составить проект, который ненамного будет уступать документу от профессионалов.

Как рассчитать параметры?

Для расчёта параметров стропильной системы мастер должен знать:

• сколько скатов крыши – один, два или больше (мансардный тип);

• какова высота потолков в доме, толщина и количество несущих (и ненесущих) стен в доме;

• допустимая нагрузка (в тоннах) на фундамент;

• как часто бывают сильные ветры (включая штормы и ураганы) в данной местности, каковы осадки (снегопад, град – удельная частота и интенсивность выпадения);

• как утепляется крыша изнутри (при обустройстве мансардного чердака под одну или несколько комнат).

Стропильная система, наряду с кровлей и обрешёткой, не должна получиться хлипкой. Если крыша пологая (с одним или двумя скатами небольшой крутизны), то она должна выдержать нескольких человек, одновременно поднявшихся на неё.

Мастеру потребуются школьные знания геометрии. Дело в том, что одно- или двускатная крыша, не говоря о мансардной, обладает внутренним пространством чердака, визуально разбитым на прямоугольные треугольники. Сторонами прямых углов в этих треугольниках являются горизонтальное перекрытие (пол чердака, являющийся потолком, вернее, его балки) и вертикальные подпорки, создающие второе ребро жёсткости.

Для односкатной крыши всё просто: одна из 4-х несущих стен (в случае одиночного прямоугольного плана дома, без изрезанной формы в виде веранды и хозпристроек, отдельно стоящей прихожей/коридора) надстраивается на один или несколько рядов кирпичей (или пеноблоков) выше. Две меньшие (боковые) пристраиваются и подгоняются соответственно. В поперечно-вертикальном разрезе чердак такого дома – единственный прямоугольный треугольник.

Двускатная крыша – 2 таких треугольника. Они необязательно могут быть равными – скаты крыши по своей ширине могут различаться, это зависит от пожеланий мастера. Здесь полезно вспомнить, например, о теореме Пифагора, гласящей об эквивалентности квадрата длины гипотенузы прямоугольного треугольника и суммы квадратов длин его же катетов, а также о синусе, косинусе и тангенсе угла.

Расчет параметров стропил состоит в следующем: мастер (и/или владелец) отталкивается от шага, выбранного с учётом индивидуальных особенностей возводимой крыши. На эту характеристику влияет определённая кровля (стальная, шифер или сотовый поликарбонат, пластиковая черепица или другая) и суммарная масса крыши (вместе с обрешёткой). Шаг стропил (и обрешётки) – 6-10 дм.

Для вычисления численности стропильных элементов определитесь с габаритами ската, поделите эту величину на шаговый интервал, затем прибавьте единицу к этому результату.

Длина одного отрезка стропильной системы рассчитывается определенным образом.

1. Определитесь с высотой крыши. Для жилой комнаты (зоны) на чердаке высота конька крыши должна быть не менее 2-х метров.

2. Чтобы комната получилась повыше и реально оказалась жилой, а не служила просто чердаком либо складом, можно взять и 4-метровую высоту.

3. Разделите ширину дома надвое. К примеру, пусть возведено 6-метровое по ширине строение – половина расстояния равняется 3 м.

По теореме Пифагора, в данном случае длина стропил (гипотенузы) рассчитывается так:

1. при полуширине дома в 3 м и высоте конька крыши в 3 м получим 9+9=18, а квадратный корень из 18 – приближённо 4,24;

2. с учётом точной подгонки можно отпилить чуть больший кусок от бруса или доски из комплекта;

3. с учётом запиливания стропильных балок в конструкцию к полученной величине прибавляют до 70 см.

В данном случае, чтобы создать навесной запас (продолжительный дождь не намочит стены при некотором боковом ветре с любой стороны), возможно сразу подготовить 5-метровые доски (или отрезки бруса). Ширина стропил для постройки крыши выбирается исходя из расчёта нагрузки от крыши в сборе, типа древесины (сорт по твёрдости), выбранного для конструкции, длины стропил и шага их расположения.

Факторы влияния снеговой нагрузки

При расчете нагрузки от снежных масс на скатную кровлю следует учитывать тот факт, что до 5% массы снега испаряется в течение суток. В это время он может сползать, сдуваться ветром, покрываться настом. Вследствие этих трансформаций возникают следующие негативные последствия:

• нагрузка от слоя снега на несущую конструкцию кровли имеет свойство возрастать в несколько раз при резком потеплении с последующим морозом; это вызывает превышение нагрузки, расчет которой выполнялся некорректно; стропильная система, гидроизоляция и теплоизоляция при этом подвергаются деформациям;
• кровля сложной формы с многочисленными примыканиями, переломами и другими архитектурными особенностями, имеет свойство собирать снег; это способствует неравномерной нагрузке, что не всегда учитывается при расчете;

снег, который сползает к карнизу, собирается возле краев и предоставляет опасность для человека; по этой причине в районах с большим количеством осадков рекомендуется заблаговременно устанавливать снегозадержатели;
сползание снега с карниза может повредить водосточную систему; во избежание этого нужно своевременно очищать крышу или применять снегозадержатели.

Расчет длины стропил

Размещенный на этой странице калькулятор создан в помощь тем, кто не хочет долго “возиться” с подрезкой стропил. Так, воспользовавшись им, Вы можете быстро рассчитать длину стропил, размеры подрезок в области конька, прогона и маурлата. Кроме этого, данный калькулятор способен определить требуемое количество пиломатериала на производство стропил и расходы на его покупку.

Типы стропил, использующиеся в расчете:

Тип 1 – стропила без прогона, заканчивающиеся на маурлате.

Тип 2 – стропила без прогона, проходящие через маурлат и подрезанные по горизонтали.

Тип 3 – стропила без прогона, проходящие через маурлат с подрезкой перпендикулярно их длине.

Тип 4 – стропила с прогоном, заканчивающиеся на маурлате.

Тип 5 – стропила с прогоном, проходящие через маурлат и подрезанные по горизонтали.

Тип 6 – стропила с прогоном, проходящие через маурлат с подрезкой перпендикулярно их длине.

Примечание: Для тех же, кто хочет проверить стропила своего будущего дома или другого сооружения на несущую способность, разработан калькулятор по расчету деревянных стропил крыши.

Исходные данные

Ширина мауэрлата, запила (J) – ширина бруса, на который опираются стропила или глубина запила под этот брус. Указывается для всех типов кроме типа 2.

Ширина прогона, запила (I) – то же самое, что и в предыдущем случае, только по отношению к прогону.

Шаг стропил – шаг, с которым устанавливают стропила.

Длина стены – длина стены, на которую опираются стропила.

Ширина и высота стропилины (В и С) – сечение бруса или доски, из которой изготовлена стропилина.

Цена за 1 м3 – цена одного куба досок, предназначенных для изготовления стропилин.

Результат

Количество стропилин – здесь считается количество стропилин по одну сторону стены. Другими словами, если у вас двухскатная крыша, то данное число нужно умножать на 2.

Общий объем – общая кубатура досок для стропил.

Общая стоимость – общие затраты на покупку досок.

Расчет

Нельзя недооценить важность расчетов стропильной системы двускатной крыши. В процессе проектирования необходимо вычислить полезную площадь и исходя из полученных данных решить, насколько высокими будут вертикальные стойки

В этом случае имеет значение несколько факторов.

Нагрузка

При возведении кровельной конструкции важно рассчитать максимальную нагрузку на крышу дома, на все стропила и перекрытия балками. Может понадобиться усиление стропил, тогда в проект вносятся коррективы

Например, может потребоваться использование дополнительных накладок или бруса с большим сечением, чем планировалось. Важен и вес всей стропильной системы. В этом случае расчет ведется с учетом не только сечения пиломатериалов, но и плотности и влажности древесины, определяется расстояние шага между стропилами.

На сегодняшний день существует специальная классификация нагрузок на кровельную систему:

1. Основная нагрузка касается веса стропильной конструкции, температуры нагрузки, снеговых и других погодных факторов.
2. Дополнительная нагрузка касается расчетов влияния ветра и гололеда.
3. Форс-мажорные нагрузки связаны с техногенными обстоятельствами (современная кровля должна выдержать все).

Уклон

Важно грамотно рассчитать угол наклона скатов. При стандартной ширине дома в 6-8 м угол скатов составляет 45 градусов, но этого мало для пространства в мансарде

При угле наклона в 60 градусов конструкция обойдется дороже, но вся крыша будет выполнена удачней. При 45 градусах наклона можно выбирать любые кровельные материалы. Если двускатная крыша изначально планируется асимметричной, то в чердачном пространстве можно спокойно обустроить жилую мансарду, но для этого надо посчитать полезную площадь. Выбирается обычно стандартная двускатная крыша. При этом важно учесть нагрузки на крышу из-за ветра и снега. При увеличении угла наклона скатов увеличится и расход материалов. Но и эксплуатационные характеристики такой кровли будут выгодно отличаться. Если планируется возвести двускатную крышу с неравными углами скатов, то все работы можно выполнить в оригинальном дизайне. Тем не менее, при проектировании лучше отталкиваться от классической конструкции в виде симметричной кровли с равнобедренным треугольником в основании.

Шаг

Шаг стропил, используемый при создании крыши, является одним из основополагающих при возведении конструкции. Существует зависимость шага стропильной системы от кровельного материала. В качестве последнего используется профнастил, шифер, мягкая кровля или металлочерепица.

Шифер для кровли используется повсеместно. Этот кровельный материал отличается относительной прочностью, невысокой стоимостью и устойчивостью к температурным перепадам. Однако материал обладает определенным весом, соответственно, необходимо обеспечить крышу мощной стропильной системой. Стоит учесть, что для шиферной кровли должно быть не менее трех точек опоры (по центру и по краям).

В последние годы достаточно большое распространение среди кровельных материалов получила металлочерепица. Материал прост в монтаже и отличается привлекательным внешним видом. Металлические листы для кровли удобно использовать, так как они имеют малый вес. В связи с этим расстояние между стропилами может быть большим (например, 600-950 мм с сеченным брусом 150х50 мм).

Покрытие из профнастила может быть выполнено из оцинкованного стального листа со специальным защитным покрытием (от внешних погодных воздействий). Современный профнастил отличается по цвету, ширине гофры. Внешне такое покрытие отличается по дизайну. Шаг между стропилами под профнастил будет зависеть от вида профиля, от углов наклона и конфигурации крыши. Для стропильной системы в этом случае используется брус сечением 50-75 мм. Это может быть и доска 20-50 мм шириной.

Стропила для разных видов крыш

В зависимости от вида крыши применяются разные несущие элементы кровли, какие именно мы сейчас и рассмотрим.

Стропила для односкатной крыши

Односкатная крыша – наиболее распространенный вид кровли. Используется он в основном при строительстве сравнительно небольших построек, например, дачных домиков, гаражей, бань и прочих построек.

Стропильная система односкатной крыши состоит из отдельных элементов, точками опоры которым служат противоположные стены здания. Чаще всего в этом случае используются стропила для крыши длиной около 4,5 метров. Если производится перекрытие относительно большой площади необходимо использовать подстропильные ноги и стойки.

Стропила для двухскатных крыш

Стропила, предназначенные для двухскатной крыши, представляют собой конструкцию, сложенную в виде домика. Процесс ее обустройства более сложен, нежели в односкатной кровли. Чаще всего этого вида стропила применяются при возведении небольших построек. Они подразделяются на два основных типа – наслонные и висячие.

Стропила для вальмовой кровли

Вальмовая крыша отличается наличием дополнительных скатов, что создаются при помощи стропильной системы вальмовой кровли. Конструкция этой кровли состоит из двухскатной крыши, которая по длине не полностью закрывает боковую часть строения, а также вальма, покрывающего боковую, не закрытую часть кровли.

Примером такого вида кровли может послужить известные всем «хрущевки», где нашли свое применение вальмовые стропила.

Особенности стропил четырехскатной крыши

К четырехскатным крышам можно отнести и вальмовые и шатровые кровли. Их очевидным преимуществом является отсутствие фронтонов, что подразумевает изрядную экономию стройматериалов, а значит и денежных средств. К тому же эти дома отличает замечательный внешний вид, выглядят они на редкость эффектно.

Состоит четырехскатная крыша из мауэрлата, подкосов и раскосов, коньковых и боковых прогонов.

Стропила для ломаной кровли

Применение ломаной крыши способствует значительному увеличению площади чердака, которая, в ряде случаев используется в качестве мансарды. При возведении такой стропильной системы применяются два коротких стропила, в месте перегиба которых применяется стойка. Вследствие этого уклон нижней части крыши составит 80 градусов, а уклон верхней части лишь 25-30 градусов.

Нагрузки воспринимаемые стропильными конструкциями

В зависимости от продолжительности действия нагрузок следует различать две группы нагрузок постоянные и временные (длительные, кратковременные, особые).

• К постоянным нагрузкам необходимо отнести нагрузку от веса самой конструкции: кровельного покрытия, веса стропильной конструкции, веса теплоизоляционного слоя и веса материалов отделки потолка;
• К кратковременным нагрузкам относят: вес людей, ремонтного оборудования в зоне обслуживания и ремонта кровли, снеговую нагрузку с полным расчётным значением, ветровую нагрузку;
• К особым нагрузкам. например, относят сейсмическое воздействие.

Расчёт стропильных конструкций по предельным состояниям первой и второй групп нагрузок следует выполнять с учётом неблагоприятного их сочетания.