Устройство стропильной системы крыши — расчет нагрузок

Содержание

Порядок устройства стропильных конструкций

Стропильная система крыши

Главными составляющими в этом случая являюcтся сами стропильные фермы и обрешетка. Кровля – это лишь слой финишного покрытия и материалы, которые необходимы для обеспечения соответствующего микроклимата в чердачном помещении. Вид стропильных конструкций зависит от типа кровли. Для односкатных крыш используется наиболее простая разновидность, которая предполагает отсутствие каких-либо сложных решений, поскольку для создания подобной конструкции на постройке шириной до 5 метров не достаточно лишь уложить стропила, оперев их на противоположные стены.

В этой ситуации под термином стропила подразумевается брус или доски, которые будут выступать в роли «скелета» крыши и удерживать вес кровельного материала и утеплителя. В других же случаях стропила могут быть составными и собираться из отдельных элементов – стропильных ног.

Перед тем, как выбрать тот или иной тип стропильной системы нужно выполнить соответствующий расчет.

Как рассчитать стропильные конструкции

Крыша сможет прослужить долго только в том случае, когда учитываются все нагрузки, действующие на неё. Если их несколько и воздействие производится обособлено, то все они суммируются. В общем случае нужно складывать массу обрешетки, снеговую и ветровую нагрузки, вес кровельного материала, а также слоев утепления и гидроизоляции.


Выполнить расчет элементов стропильной системы можно своими силами, если вы разбираетесь в данном вопросе, или же обратиться к специалисту. Проектировщик сделает все быстро, качественно, но не бесплатно. В пользу второго варианта нужно отметить, что здесь не потребуется корпеть над СНиП, изучая различные приложения и изменения в стандарте, а также осваивать современное ПО, необходимое для проведения расчетов.

Еще одним недостатком выполнения самостоятельных расчетов является то, что в случае какой-либо ошибки, винить можно только себя, а в случае с крышей это может привести к достаточно большому расходу стройматериалов. Рассмотрим каждый из типов нагрузки по отдельности.

Расчет снеговой нагрузки

Одной из самых больших опасностей для крыши является выпадение большого количества снега, поскольку это приведет к созданию настоящего сугроба, если наклон скатов недостаточно большой. Слабыми местами являются ендовы, выходы слуховых окон и т.д. Под ними шаг стропил выбирается минимальным, чтобы повысить прочность конструкции в том случае, когда снег все же начнет скапливаться. Для проведения расчетов вес сугроба рассчитывается с коэффициентом 0.7. Для компенсации давления снежной массы в ендовах и вблизи каких-либо выступающих над поверхностью крыши конструкций используется сплошная обрешетка, а гидроизоляционный слой делается усиленным.

Вторая сложность заключается в том, что снежный мешок постепенно будет перемещаться по скату и доберется до карнизного свеса. Если вы сделаете данный элемент слишком большим, то вполне ожидаемым явлением будет повреждение карниза или его частичное разрушение.

В случае с карнизом лучше всего ориентироваться на те цифры, которые рекомендует использовать производитель кровельного материала.

Давление снега на крышу дома

Рассчитывать снеговую нагрузку нужно с учетом направлений преобладающих ветров и уклона крыши. Здесь используют специальный коэффициент. Например, если угол наклона крыши 20 градусов, а количество скатов – два, то для наветренной стороны выбирают m=0.75, а с подветренной m=1.25. Таблица значений данного параметра приведена в СНиП 2.01.07. Если угол наклона крыши более 60 градусов, то этот коэффициент учитывать не требуется. Таким образом, для обеспечения надежности конструкции крыш, стропильные системы которых создаются своими руками, нужно учесть полную снеговую нагрузку. Она вычисляется по формуле Q1 = Q*m, где Q – это ожидаемая нагрузка от снега, а m – табличное значение. Существует еще такое понятие, как нормативная снеговая нагрузка. Она рассчитывается следующим образом: Q2 = 0.7*Q1. Если снег сносится ветром, то это тоже требуется учитывать.

Для ветреных районов существует поправка, вносимая в формулу: C=0.85. Она действует в том случае, когда скорость ветра превышает 4 м/с при наклоне скатов в диапазоне от 12 до 20 градусов. Стоит сказать, что учитывается поправка только тогда, когда среднемесячная температура зимой ниже -5С.

Расчет ветровой нагрузки

Для того чтобы противостоять снеговой нагрузке потребуется достаточно прочная стропильная система и надежная обрешетка, а также конструкция, которая создается только после проведения тщательных расчетов, но с ветровой нагрузкой ситуация несколько иная. Проблема здесь не в том, чтобы защитить крышу от продавливания, а в надежной ее фиксации. Ветер скорее сорвет крышу, если крепление стропил было недостаточно надежным.

Чем выше крыша и больше углы ее наклона, тем сильнее ветровая нагрузка. Однако следует различать давление ветра и подъемную силу.

Давление ветер оказывает при больших углах наклона конструкции, а при малых углах скатов возникает подъемная сила, которая при сильном ветре может превратить вашу крышу в планер и унести. Вычисляется коэффициент сопротивления ветровой нагрузке по следующей формуле: Wp=C*W*k, где C – аэродинамический коэффициент, используемый при расчетах сил, действующих на наветренные и подветренные скаты, W – давление ветра, а k – поправочный коэффициент. Последние два параметра можно получить из специальных таблиц, которые приведены в СНиП. Параметр C бывает больше или меньше нуля. Положительный он в том случае, когда ветер давит на поверхность ската, а отрицательный – когда воздух плавно стекает при небольшом угле наклона.

Для противодействия усилиям, развиваемым ветром, нужно надежно фиксировать элементы конструкции крыши. Например, используются металлические штыри, вмурованные в стены, к каждому из которых привязывается стропильная нога с использованием вязальной проволоки.

Если в том районе, где возводится дом, нет сильных ветров, то привязывать стропильные ноги можно через одну, поскольку такой способ крепления позволит защитить крышу от случайных сильных порывов.

Вычисление постоянной нагрузки

Собственный вес материала финишного покрытия оказывает не меньшее влияние, чем другие факторы. Более того, масса тяжелого кровельного покрытия действует на стропила постоянно. Стоит отметить, что чем больше вес 1м2 материала для кровли, тем выше нужен угол наклона кровли. Наибольший вес имеет цементная и керамическая черепица, а наименьший – различные рулонные материалы. Соответственно выбирается и уклон крыши для них, однако есть и исключения из этого правила. Например, металлочерепица и фальцевые кровли, наклон которых может составлять 1:5.

Выбор конструкции стропильной системы производится только после подбора подходящего типа кровли и выполнения всех перечисленных выше расчетов. Кроме того, нужно учесть и тип покрытия, поскольку с ростом его удельного веса увеличивается толщина стропильной системы. Как правило, разрабатывается план стропил, учитывающий все подобные нюансы, а также толщину обрешетки.

Специалисты рекомендуют первым делом выбирать наиболее привлекательные в каждом случае варианты кровельных материалов, поскольку под разные покрытия используются разные типы обрешетки, а она вносит немалый вклад в постоянную нагрузку, действующую на стропила.

В процессе расчетов нужно не забывать и про утеплитель, вес которого тоже будет немалый. В том случае, когда планируется создавать мансарду, следует учесть и массу материала, который потребуется для выполнения внутренней обшивки чердачного помещения.

Подвижные  крепления стропил

Подвижное крепление стропил

Деревянные постройки имеют склонность к усадке, поэтому крышу для них следует монтировать на специальные крепления. Изменение размеров отдельных элементов приводит к возникновению напряжений, которые могут вызвать разрушение конструкции. Для этого место крепления стропильной ноги и мауэрлата или бревна требуется создавать так, чтобы стропило могло двигаться перпендикулярно стене. Использование скользящей опоры для стропил позволяет добиться необходимого результата. Подобные крепления бывают двух типов – открытые и закрытые. В  первом случае используется уголок, одна из сторон которого загнута и удерживает второй элемент. Г-образная часть крепления фиксируется к направляющей, а второй элемент соединяется с мауэрлатом.

Если мауэрлат имеет округлую поверхность, то на ней вырезают площадку, позволяющую расположить крепление. Установка выполняется так, чтобы подвижный элемент мог перемещаться по всей длине направляющей.

Когда уклон крыши невелик, используют всего одно крепление на каждую стропильную ногу, а для больших углов стропильные балки в месте контакта с мауэрлатом удерживаются креплениями с двух сторон.

Альтернативой открытому креплению является закрытое, где подвижная часть надежно зафиксирована. Главное отличие подобного крепежа в том, что он монтируется целиком, в то время как открытый может быть смонтирован отдельно, а затем уже собран.

Все подобные крепления изготавливаются методом штамповки из нержавеющей стали. Величина свободного хода зависит от компании-производителя и находится в пределах от 6 до 16 см. Количество отверстий для крепления направляющей тоже различается.

Влияние формы крыши на тип стропильной системы

Мы уже говорили выше о том, как те или иные особенности крыши влияют на особенности внутреннего ее строения, поэтому ниже приведем различные варианты конструкций для двухскатных и вальмовых крыш.  Для двускатных вариантов чаще всего используют самый простой, но, тем не менее, действенный вариант, который обеспечивает достаточную надежность крыши. В данном случае речь идет о нежилом чердачном помещении.

У крыши сложной формы более сложная стропильная система

Конструкция  крыши образуется двумя скатами и двумя  фронтонами. Скаты создаются стропильными ногами, опирающимися на 3 точки: конек, подстропильная нога и мауэрлат. Сам коньковый прогон выполняется из бруса и поддерживается с помощью стоек. Стойки опираются на лежень. Для того чтобы снизить нагрузку, передаваемую на стены, устройство стропил производят с использованием затяжек.

Этот элемент выполняется из бруса, причем его толщина зависит от высоты установки. Самая тонкая затяжка может располагаться в нижней части конструкции, а с ростом высоты нужно увеличивать и прочность данного элемента.

Существует как минимум 4 основных типа систем стропил для двухскатных кровель, которые мы рассмотрели в статье «Конструкция крыш: стропильные системы и их строительство», поэтому здесь мы не будем останавливаться на данном вопросе.

Вальмовые крыши пользуются сегодня не меньшим спросом, поэтому отметим основные особенности их устройства. Здесь используется три типа стропил:

  • обычные. Это элементы конструкции скатов, которые опираются на коньковый брус и мауэрлат;
  • вальмовые. Короткие стропила опираются на диагональные элементы. Их верхние части соединяются с частями стропильных ног, расположенных на соответствующей позиции на главных скатах;
  • диагональные. Их всего четыре и они опираются на углы постройки нижними частями, а верхними соединяются с коньковым брусом. В качестве альтернативного варианта часто используется крепление к доске, расположенной на крайних стропилах главных скатов.

Если вы планируете построить новую крышу для дома или отремонтировать старую, то приведенная здесь информация поможет выполнить эту работу с минимумом проблем, а для получения дополнительной информации про узлы стропильной системы вы можете изучить другие статьи, представленные на нашем сайте.

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