Расчет стропильной системы — рекомендации

Модель стропильной системы

Проектирование и расчёт стропильной системы – задача непростая. Требуются определённые знания и опыт. Сложность заключается в том, что при составлении проекта, необходимо учитывать различные влияния. Снеговая и ветровая нагрузка, оптимальный вес – всё это следует учитывать. Таким образом, если нет уверенности в том, что самостоятельные расчёты будут выполнены верно, лучше обратиться к профессионалам. Так как очень важно, что бы проектирование все элементов корпуса дома было выполнено на самом высоком уровне. От этого зависит, как долго прослужит дом, и насколько комфортное пребывание в нём будет.

Содержание

Общие правила проектирования крыши

При проектировании крыши основным моментом является выбор типа крыши. Так же следует продумать уклон скатов, выбрать наиболее подходящий кровельный материал, рассчитать конструкции стропильной системы по принципу строительства. В чём же заключается расчёт? В первую очередь в разрешении вопроса по установке стропильных ног и закрепляющих элементов. Если говорить точнее, то очень важно продумать, как по отношению друг к другу будут располагаться все элементы, и как будут крепиться.

При расчёте стропильной системы необходимо помнить, что величина угла наклона скатов влияет на расчёт прочностных характеристик несущих конструкций, а так же на выбор материала для кровли. Так как большинство кровельных материалов, которые предлагаются сегодня строительным рынком, оказывают влияние на проект стропильной системы, то делать выбор в пользу той или иной кровли необходимо ещё на стадии проектирования дома.

Так же при проектировании крыши довольно важным моментом является расчёт конструкции стропильных ног. Причина в том, что если недооценить возможные нагрузки на стропильную конструкцию, а так же возможности материала, из которого будет строиться система, в последствие это может привести к нарушению кровельного покрытия и даже к обрушению крыши.


Необходимо знать, что устойчивость и прочность всей конструкции крыши обеспечивают её несущие элементы. У любо скатной крыши основными несущими элементами являются: мауэрлат, стропильные ноги, обрешётка. Конструкция стропил определяется  наличием внутренних опор, тем, как они располагаются, общей длиной перекрываемого пространства, а так же формой крыши в целом. Форма крыши, не что иное, как архитектурное решение.

Возможно осуществить строительство совершенно разнообразных форм крыш: односкатные, многоскатные, вальмовые, щипцовые и так далее.

Изучение возможностей тех или иных конструкций ведётся непрерывно. Дело в том, что регулярно выпускаются всё новые строительные и кровельные материалы. Не смотря на то, что новые материалы производятся на основе уже изученных прежде, их технические характеристики всё равно различаются. Именно поэтому считается очень важным рассчитать стропильные конструкции. Так как именно от их расположения зависит безопасность объекта. Так же необходимо обращать внимание не только на внедрение более современных методов ведения расчётов на выносливость, прочность, но и на то, насколько гармонично и надёжно будут функционировать различные материалы, применяемые в одной конструкции.  При этом материалы должны выдерживать любые, предполагаемые в процессе эксплуатации, нагрузки.

Так же следует помнить, что в случае обустройства мансардного помещения, стропильная система будет являться частью интерьера. Поэтому она должна полностью удовлетворять как прочностным требованиям, так и эстетическим. Необходимо обустроить мансарду таким образом, что бы в помещении было комфортно и приятно находиться.

Что из себя представляет стропильная конструкция

Стропильные системы и стропила бывают висячие и наслонные. Стропильные системы любой конструкции  состоят из стропильных ног, ригелей, затяжек, подкосов и прочих дополнительных элементов, укрепляющих конструкцию.

Схема висячих стропил

Висячие стропила называются так по причине того, что их закрепление производится к стенам крыши и коньку. Наслонные стропила устанавливаются в случае, когда имеется средняя несущая стена здания. Висячие стропила работают не сжатие, а на изгиб, за счёт этого снижается распирающее усилие, которое образуется между стропильными ногами. Так же снижению нагрузки способствует стяжка, которой необходимо соединять стропильные ноги. Балки стропил наклонных работают лишь на изгиб. При этом финансовые затраты на их возведение меньше, чем при установке висячей конструкции.

Для того, что бы сделать расчёт стропильной конструкции, необходимо рассмотреть два возможных варианта более подробно.

Наслонные стропила состоят из наклонных стропильных ног, которые верхними концами упираются на коньковый прогон. Коньковый прогон, в свою очередь, поддерживается стойками, установленными на внутренней поверхности несущей стены, на лежень. Нижние концы стропильных ног упираются на продольные брусья, то есть мауэрлата. Таким образом, лежень и мауэрлат распределяют всю нагрузку, получаемую конструкцией, на стены. Стены, в свою очередь, передают нагрузку фундаменту. Расстояние между опорами должно быть не более 6,5 метров. В случае наслонной стропильной системы, то есть при наличии дополнительной опоры, расстояние может составлять 12 метров, при наличии двух дополнительных опор   — 16 метров. С увеличением длины пролёта конструкция стропильной системы усложняется. Происходит это за счёт устройства дополнительных элементов: подкосов, стоек, которые увеличивают поперечную жёсткость, а так же устойчивость системы стропил. Таким образом, система становится полноценной фермой.

Висячие стропильные системы состоят из стропильных ног и горизонтального бруса для принятия нагрузки распора, передаваемой от стропильных ног. Данные брусья называются затяжкой. Нижние края стропильных ног опираются на мауэрлат через затяжку, верхние соединяются у конька. Таким образом, простейшая стропильная висячая система является треугольной фермой. При этом величина перекрываемой площади составляет от 7 до 12 метров. Для более серьёзного усиления всей конструкции обустраивают дополнительную стяжку из горизонтально располагающихся балок. Данная стяжка называется ригелем. Висячая стропильная система более трудоёмка в изготовлении. Соответственно. Обходится она несколько дороже наслонной системы. Для того, что бы снизить стоимость строительства можно использовать комбинированные стропильные системы, которые состоят из наслонных и висячих стропил.

В брусовых и деревянных домах стропильные ноги должны опираться на верхние венцы, которые составляют горизонтальный ряд сруба, а в каркасных – на самую верхнюю обвязку. В легкобетонных, кирпичных и каменных домах стропильные ноги упираются на мауэрлаты. Крепление производится с помощью саморезов, металлических пластин и проволоки. Мауэрлат необходимо не только для закрепления стропильных ног, но и для разгрузки крыши. Если стропильные ноги устанавливать слишком редко, мауэрлаты должны представлять собой довольно короткие брусья, длиной до 50 – 70 см. такие короткие мауэрлаты называют коротышами. В случае если стропильные ноги распределяются часто и на небольшом расстоянии друг от друга, то мауэрлат укладывается единой линией по всему периметру дома.

Монтаж крыши

Помните, что абсолютно все элементы стропильной системы, и мауэрлат в первую очередь, изолируют от кирпичной кладки слоем материала гидроизоляции. В случае строительства деревянного дома в этом нет необходимости.

При возведении более сложных или четырёхскатных ферм крыши, их стропильные системы значительно усложняются. Так, в местах, где пересекаются скаты, ставят стропильные ноги диагонально. На них должны опираться не длинные стропила торцевых скатов. Верхними краями диагональные ноги должны упираться в консоль конькового бруса. Нижними краями они упираются мауэрлаты – коротыши. Диагональные стропильные ноги. Как правило, имеют значительную длину и несут определённую нагрузку. Именно поэтому их следует поддерживать промежуточной опорой. По желанию, в случае строительства мансардной крыши, применяются особые конструкции, вместо затяжки, в этом случае, используются межэтажные перекрытия.

Пример расчета стропильной системы

Чаще всего, когда встаёт вопрос о расчёте стропильной системы, основной трудность является определение необходимой длины стропильных ног.

Как было сказано ранее стропильная система является треугольной конструкцией. Для её расчёта понадобится знание школьного курса геометрии, а точнее, теоремы Пифагора. Заключается она в следующем: в прямоугольном треугольнике сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы. Гипотенуза – это диагональная сторона фигура, соответственно, катетами являются две другие стороны.

Соответственно, для нахождения длины стропильной ноги необходимо знать расстояние от её нижнего края, закреплённого на мауэрлате, до перпендикуляра, опущенного от конька крыши, то есть это половина длины всей ширины пола чердака. Вторым измерением является перпендикулярное расстояние от пола чердака до конька.

Далее с расчётами справиться очень легко. Например, высота крыши 3 метра, половина длины всей ширины пола чердака 5 метров. Таким образом, расчёт будет выглядеть так:

Сн? = 3? + 5. где Сн – длина стропильной ноги.

Сн = 5,8 (м).

Когда ведётся расчёт стропильной фермы, так же следует учитывать:

  • расчёт прочности, то есть то, сможет ли балка, определённой длины и сечения, выдерживать предполагаемые нагрузки;
  • расчёт вероятной деформации, то есть то, какую нагрузку могут выдержать заданные балки, прогибаясь, но при этом не ломаясь.

Согласно ГОСТ, коэффициент прогиба стропильной ноги не может превышать 1/250 части её длины. Таким образом, если длина стропильной ноги 5,8 метра, то ей прогиб не может превышать 2,3 см. То есть 5,8 необходимо умножить на 0,4.

По материалам сайта: http://roof-tops.ru