Крыша Дома

Как правильно сделать расчет стропильной системы


Содержание статьи:


Кровельная система и дом являются конструкциями, которые дополняют друг друга. Дом без крыши – это неполноценный дом. Что касается кровельной системы, то ее никак не соорудить без несущей конструкции. Для правильного устройства крыши всегда проводится проектирование будущего проекта и расчет системы. На фото можно увидеть пример расчета стропильной системы.

Расчет в этом случае проводить обязательно. Здесь надо, как говорится, семь раз отмерить и один раз отрезать. Ни в коем случае нельзя заниматься устройством крыши со сведениями, сделанными на глазок. Во время ее строительства застройщик должен учитывать будущие нагрузки кровли.

Нагрузки могут быть:
  • Переменные, например, попадание осадков различного рода (дождь, снег, мокрый снег с дождем и т.д.);
  • Постоянные, то есть, вес самого кровельного покрытия, обрешетки, гидроизоляции, различные части пирога и т.п. Кроме того, в этом случае учитывается масса определенного оборудования, которое будет также установлено на крыше.
  • Особые, например, сильные ветры, ураганы и т.п. Обычно такие нагрузки могут возникать в сейсмически опасных районах. Что касается сильного порывистого ветра, то он может возникать абсолютно в любой местности.

Как рассчитать схему пирога кровли

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

Все вышеперечисленные элементы дают определенную нагрузку кровельной системе. Стропила вообще должны выдерживать такую нагрузку в течение долгих лет.
Сделать расчет нагрузки на кровлю несложно. В этом случае подсчитывается масса одного квадратного метра из каждого слоя пирога крыши. После масса каждого слоя суммируется, результат умножается на 1,1, то есть, поправочный коэффициент.

Совет:
Не делайте ОШИБКИ в расчётах!
Используйте строительные калькуляторы онлайн - расчёт строительных материалов и конструкций для ремонта и стройки быстро и точно.

В качестве примера произведем расчет на сегодняшний день самой недорогой, надежной и практичной крыши – покрытую ондулином.
  1. Ондулин: 3 кг на 1 кв.м;
  2. Гидроизоляция из полимерно-битумного материала: 5 кг;
  3. Утеплитель из минеральной ваты: 10 кг;
  4. Обрешетка с досками в 2,5 см: 15 кг.
Полученные данные суммируются: 3+5+10+15=33 килограмма. Теперь результат умножаем на поправочный коэффициент 1,1 и получаем 34,1 килограмм. Этот показатель и будет массой пирога крыши.

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

Как рассчитать снеговую нагрузку

Расчет стропильной конструкции крыши необходимо проводить строго, исходя их переменных нагрузок, которые могут возникать в той или иной местности. Например, в нашей стране во время зимы выпадает определенное количество осадков в виде снега, что нужно обязательно учитывать.
На фото можно увидеть карту снеговых нагрузок. Можно сделать вывод, что в нашей местности выпадает очень много снега. Таким образом, к нагрузке кровли прибавляется не только кровельные системы, но и определенная масса снега. Данную нагрузку рассчитывают по формуле: S=Sg x µ.
  • S обозначает снеговую нагрузку;
  • Sg обозначает массу снегового покрова. В этом случае учитывается его вес на 1 кв. метр горизонтальной поверхности. Данный показатель у каждого дома разный, на это влияет его месторасположение. Коэффициент можно узнать в строительных нормах и правилах для стропильных систем.
  • µ обозначает поправочный коэффициент. Его значение зависит строго от угла наклона кровли. Коэффициент со значением 1,0 будет у крыш с наклоном в 25 градусов и меньше. Коэффициент 0,7 имеют крыши с углом наклона от 25 до 60 градусов, если крыша имеет крутые склоны, то коэффициент можно не учитывать.
В качестве примера возьмем дом в Московской области. Угол наклона крыши дома составляет 30 градусов. Смотрим на карту, делаем вывод, что местность расположена в 3-ем снеговом регионе, то есть, максимальная нагрузка снега составляет 180 килограмм снега на 1 кв. метр.

Производим расчет с поправочным коэффициентом. Получается: 180 x 0,7 = 126 кг снега на 1 кв. м. Вот и получился расчет снеговой нагрузки на кровельную систему.

Расчет ветровых нагрузок

Ветровые нагрузки рассчитываются по следующей формуле: W = Wo x k
  • Wo является нормативным показателем. Он определяется по таблице, у каждого района местности, как правило, своя таблица;
  • k является поправочным коэффициентом. Он позволяет определить изменение ветровой нагрузки, которая меняется в соответствии с типом местности и высоты здания.
Обратите внимание на следующую таблицу. Буква «А» в ней обозначает открытый тип местности, то есть, побережья морей, озер, степи. Буква «Б» обозначает местности с препятствиями, то есть, лесной массив, постройки города.

Высота дома, измеряемая в метрах А Б
20 1,25 0,85
10 1 0,65
5 0,75 0,85

Мы рассчитываем дом высотой в 5 метров. Он расположен опять же в Московской области, в лесистой местности. Согласно показателям ветровой нагрузки дом находится в 1-ом типе региона, где нагрузка составляет 23 кгс/кв. м.
Делаем расчет с поправочным коэффициентом, он составляет 0,5. Таким образом, получаем 23 x 0,5 = 11,5 кгс/ кв. м. Это и будет и показателем нагрузки ветра.

Расчет сечения стропил и других кровельных элементов

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

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

При выборе сечения бруса необходимо учитывать следующие моменты:
  • длину стропил;
  • шаг установки конструкций;
  • расчеты величины нагрузок.
Обратите внимание на таблицу. В ней имеются рекомендуемые данные при расчете кровельной системы. Таблица была рассчитана для Московской области, были учтены все атмосферные нагрузки.
Шаг, с которым устанавливаются стропила (см) Длина стропил (метры)
3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0
215 100х150 100х175 100х200 100х200 100х250 100х250 -
175 75х150 75х200 75х200 100х200 100х200 100х200 100х250
140 75х125 75х175 75х200 75х200 75х200 100х200 100х200
110 75х150 75х150 75х175 75х175 75х200 75х200 100х200
90 50х150 50х175 50х200 75х175 75х175 75х250 75х200
60 40х150 40х175 50х150 50х150 50х175 50х200 50х200

Другие элементы кровли могут иметь другое сечение бруса. Для каждого элемента оно индивидуально:
  • мауэрлат: 100х100, 100х150, 150х150;
  • прогоны: 100х100, 100х150, 100х200;
  • диагональные ноги, ендовы: 100х200;
  • подкосы: 100х100, 150х150;
  • ригели: 100х150, 100х200;
  • доски подшивочные: 25х100;
  • затяжки: 50х150.
После того как расчет стропил двухскатной крыши произведен, то есть, выяснена их длина, сечение, их шаг расположения, можно выяснить, сколько именно потребуется стропил (прочитайте также: "Как сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши – нюансы нагрузки"). Для этого необходимо ориентироваться на длину дома. Также производится расчет стропильной системы четырехскатной крыши.

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

Если мы подразумеваем деревянную стропильную ферму для мансардной крыши, то величина прогиба должны не превышать 1/250 часть от длины участка, на которую оказывается давление.
То если, использовать стропила длиной 5 метров, то максимальный прогиб может составлять не больше 2 сантиметров. Если ее величина будет выше, то в будущем можно отчетливо наблюдать деформацию кровельной системы.

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

Каким качеством должен обладать кровельный материал

Стропильная система двухскатной крыши расчет зависит главным образом от типа и качества элементов кровли. Так, расчет стропильной ноги должен производиться в соответствии с типом материала, из которого она изготовлена. Ведь многие делают, например, расчет металлических стропил, так как по тем или иным причинам не желают покупать деревянные конструкции. В любом случае от качества материала и правильности составления расчета кровельной системы зависит срок службы дома.

Что касается древесных стропил, то по ГОСТ 2695-83 и ГОСТ 8486-86 этот материал должен отвечать следующим требованиям:
  • на 1 метре стропила не должно быть более трех сучков, их длина не должна превышать 3 сантиметра;
  • материал может иметь несквозные трещины, но они не должны превышать ½ длины;
  • влажность стропила не должна превышать 18%, обычно этот показатель измеряется при помощи влагомера.
При покупке стропильных материалов необходимо ознакомиться с их данными СНиПа. В нем указаны данные об изготовителе, название изделия, номер стандарта, порода древесины, размер изделия, показатель уровня влажности, количество изделий в упаковке, дата производства.
Стоит отметить, что дерево – это природный материал, поэтому перед началом работ его необходимо обработать специальными антисептическими, антипиреновыми и биозащитными средствами. Они защитят древесину от гниения, насекомых, возгорания, то есть, повысят ее эксплуатационные качества, срок службы.

Затем обычно приступают к конструкционным работам стропил. В этом случае прокладывают гидроизоляционную систему в том месте, где кирпич соприкасается с древесной конструкцией. После гидроизоляцию прокладывают под кровельным материалом, перед слоем утеплителя прокладывают пароизоляционный материал. В конце занимаются оборудованием вентиляции подкровельного пространства.

Если вы будете соблюдать все правила строительства стропильной системы деревянного дома, то он прослужит вам долгие годы без проведения ежегодных реставрационных работ.

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

Из всего выше сказанного и перечисленного можно сделать вывод, что проектирование крыши и конструкция любой стропильной системы включает в себя массу сложной работы, требующей определенного опыта, знаний. Такими работами должны заниматься только опытные мастера.
Что касается проектирования крыши, то сегодня разработаны специальные программы, которые доступны каждому. Эти компьютерные программы помогут разработать проекты любых строительных элементов. Такая программа расчёта стропильной системы может помочь произвести быстрый и правильный расчет стропильной системы двухскатной крыши (подробнее: "Как сделать расчет кровли двухскатной крыши"). Если необходимо произвести расчет стропильных ног кирпичного, деревянного дома, то эта программа отлично поможет каждому проектировщику.

Как рассчитать стропильную систему с помощью компьютерной программы, детальная видеоинструкция:

Одной из самых известных и понятных программ в этом плане считается программа Аркон. Она поможет с расчетами не только профессионалам, но и новичкам.