Как сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши – нюансы нагрузки

Содержание:

Важность точной проектировки стропильной конструкции объясняется тем, что в случае обнаружения каких-то погрешностей исправить их на высоте довольно непросто. Сам по себе расчет стропил двухскатной крыши не представляет особой сложности.

Особенности конструкции двухскатной стропильной системы

Каркас состоит из следующих элементов:

1. Мауэрлат. Своего рода основание кровельной системы. Обычно имеет вид горизонтального бруса, служащего опорой для стропил.
2. Конек.
3. Наклонные балки и стропилины.
4. Вертикальные стойки.
5. Обрешетка и прочие элементы, делающие каркас более жестким.

Двухскатная крыша стандартного и ломаного типа

Стандартная двухскатная стропильная конструкция включает в себя пару наклонных прямоугольных плоскостей. Боковые торцы здесь ровные, их называют фронтонами. Это один из самых простых вариантов крыши, который может осилить даже человек с небольшим опытом кровельных работ.

Для ломаной крыши характерна несколько иная структура. Верхнюю, более пологую часть крыши тут размещают под углом в 30 градусов, а нижнюю, крутую – под углом 60 градусов. На ломаной поверхности практически не скапливается снег и лед, что очень удобно для снежных регионов. Кроме того, мансардное помещение здесь намного обширнее и просторнее. Нижняя часть ломаной кровли обычно оснащается мансардными окнами: при таком расположении они более защищены от затеканий влаги, чем на пологих скатах.

Ломанную стропильную систему удобнее всего применять на постройках шириной 6-8 м. Сборка ломаного профиля проводится на земле, а для обрезки стоек и стропил используются шаблоны.

Расчет двухскатной стропильной системы

Начиная работать над проектом, первым делом определяют полезную площадь мансарды: это позволит определить оптимальную высоту вертикальных стоек. От мансарды в таком случае лучше не отказываться, так как она делает дом намного комфортнее и уютнее.

Расчет наклона скатов

Далее проводится расчет угла наклона кровли. Здания со стандартной шириной 6-8 м с наклоном скатов в 45 градусов оставляют слишком мало жилого пространства на мансардном этаже. Угол в 60 градусов является здесь наиболее оптимальным, хотя в этом случае стоимость работы возрастет. Также важно взять на заметку, что на скатах с углом наклона больше 45 градусов для кровли можно использовать практически любой материал (расчет угла наклона двухскатной крыши - калькулятор).

Иногда встречается изначальное асимметричный расчет стропил двускатной крыши, что позволяет отвоевать на чердаке больше места под мансарду. Определяясь с углом наклона двухскатной крыши, обязательно учитывают степень ветровых и снеговых нагрузок в данной местности. Чем больше уклон скатов – тем больше материала уходит на их обустройство, при возрастании эксплуатационных характеристик такой конструкции. Для придания оригинальности допускается использование неравных углов уклона: в таком случае приходится столкнуться с целым рядом трудностей, поэтому именно симметричная крыша является наиболее надежным вариантом.

Какие стропила лучше

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

Двухскатные крыши могут оснащаться двумя видами стропил:

1. Висячие. Эта стропильная система предусматривает использование в качестве опоры только боковых стен здания: такие стропила как бы висят. С точки зрения архитектурных нормативов такое положение вещей считается неправильным, так как крыша начинает оказывать на стены распирающую нагрузку. Как результат, появляется реальная угроза их деформации и перекоса. Чтобы гармонично распределить эти нагрузки, приходится применять дополнительные страховочные элементы в виде затяжек, бобок и укосов.
   
   Что касается преимуществ висячих стропил, то прежде всего стоит сказать о простоте их установки, так как сложные узлы и элементы здесь отсутствуют. Стропильная система данного типа отличатся высокой степенью жесткости. Однако в регионах с сильными ветрами висячие стропила лучше не использовать.
   
   
2. Наслонные. Внутри этой системы имеется внутренняя опорная перегородка, установленная строго по центру здания в продольном направлении. Она служит упором для всей кровельной конструкции и является обязательным элементом для массивных тяжелых крыш.

Как распределить по площади нагрузку на стропила

При расчете стропильной системы двухскатной крыши важно добиться максимально правильного перераспределения нагрузок всех стропилин на балки перекрытия. Показательный пример расчета стропильной ноги поможет разобраться в этом. При необходимости стропила дополнительно усиливают накладками.

Еще один вариант - использовать для их изготовления брус с большим сечением. Проект может содержать также наклонные стойки, выполняющие роль усиления стропил. Для усиления фермы остроконечной крыши допускается использование бабки – центральной стойки, соединяющей между собой потолочную и коньковую балки (расчет балки на прочность - калькулятор).

Важно также добиться хорошей устойчивости кровли по отношению к климатическим воздействиям. Именно это является причиной наличия для каждой местности характерных только для нее форм кровельных конструкций. Это объясняется постепенным накапливанием определенных строительных традиций на протяжении не одной сотни лет. Исходя из этого, опираться стоит на опыт именно своего региона: нередко бывает так, что понравившийся внешне проект на практике показывает свою полную непригодность в условиях местного климата.

Учет ветровой нагрузки

Из-за ветра крыша переживает боковую нагрузку, причем ветровой поток разделяется на два ответвления – верхнее и нижнее. Все эти нюансы требуют обязательного учета, иначе крыша долго не прослужит. Бывает так, что ветер может даже сорвать крышу, или серьезно ее повредить. В таком случае небольшой ремонт не поможет, поэтому лучше всего заранее обезопасить себя от финансовых потерь.

Специально для этих целей в строительном обиходе имеется такой термин – аэродинамический коэффициент крыши. Это параметр находится в прямой зависимости от степени уклона кровельных скатов. По мере возрастания угла наклона увеличивается также ветровая нагрузка, что может привести к опрокидыванию конструкции. При уменьшении угла снижается и боковая нагрузка на кровлю, однако в таком случае ветер начинает давить снизу на карнизы. При значительной подъемной силе крышу может сорвать, наподобие тому, как сильный ветер вырывает зонт из рук прохожего. Беря в учет данные соображения, крыши в регионах с сильными ветрами стараются делать пологими, с минимальной длиной карниза. Висячие стропила в таких случаях не используют.

Кроме непосредственного влияния ветра, подобные районы опасны также тем, что кровля переживает частые механические воздействия со стороны падающих веток и прочих предметов. При чем высокие крыши подвержены подобным нагрузкам в большей мере. При появлении царапин на металлическом кровельном материале запускается в действие процесс коррозии, поэтому его в подобных регионах лучше не применять. Также следует учесть, что при укладке мауэрлата рекомендуется делать определенный отступ от края наружной стены, во избежание срыва его сильными порывами ветра.

Учет снеговой нагрузки

Со стороны снежного покрова на площадь стропильной системы также оказывается довольно серьезное давление. Особенно это касается северных районов со значительными снегопадами, которые способны даже проламывать слишком пологие крыши. Этот момент также необходимо учитывать, работая над проектом кровельной конструкции.

Довольно сложно выбрать наиболее оптимальный вариант надежной крыши в регионах с частой переменой погоды. Частое выпадение снега с последующим его таянием и замерзанием воды негативно сказывается на кровельном материале любого типа. Это может даже приводить к деформациям всей стропильной конструкции, разрушать гидроизоляционный и утепляющий материал. Как результат – влага начинает попадать внутрь чердачного помещения, а затем – в жилище: последствия от таких неприятных моментов в дополнительном описании не нуждаются.

При расчете стропильной системы двускатной крыши в снежных регионах стараются максимально увеличить крутизну скатов, что даст возможность снегу не задерживаться на поверхности. В этом случае лучше отказаться от сложных вычурных проектов в пользу простых надежных конструкций, на которых можно применить значительный уклон. Дополнительно поверхность крыш в снежных регионах нередко оснащается снегозадержателями или системой подогрева (последний вариант приемлем только для металлических поверхностей).

Использование специальных программ

Человеку, не имеющему архитектурного образования, довольно сложно правильно составить проект кровельной системы. Однако предварительный набросок сделать вполне возможно. Кроме того, для составления эскизов и расчетов можно воспользоваться помощью специальных 3Д-программ.