Выполнение расчета стропил для крыши

Расчет стропил выполняется после выбора схемы расстановки, взаимного крепления ног в коньке, способа примыкания к мауэрлату. Это позволит на первом этапе определить направление усилий, передаваемых брусом/доской на стены. Самостоятельные вычисления сложны, требуют практики, знания геометрии, физики. Для удобства застройщиков, решивших сэкономить на изготовлении проекта стропильной системы, в интернете существуют бесплатные сервисы для примерных расчетов.

Устройство стропильной системы.

Безраспорные наслонные стропила

Строители применяют несколько вариантов фиксации наслонных стропил:

  • врубка в мауэрлат с запилом либо крепление в опорный брус, горизонтальная скошенная врубка в коньке;
  • ползун в нижней части, болтовое соединение в коньке с упором в прогон;
  • нижний ползун в сочетании с жестким креплением верхней части.

Рисунок 1. Схема наслонных стропил.

Во всех указанных схемах расчет висячих стропил учитывает минимальный прогиб стропильной ноги, максимальный изгиб в опоре конька. Наслонные стропила являются самыми надежными. Даже если не производится расчет висячих стропил, запас прочности обеспечивается самой конструкцией.

Во всех вариантах один шарнир обеспечивает поворот стропильных ног, второй – поворот ферм с возможностью проскальзывания в опоре. Промышленность выпускает специальные узлы ползунов, облегчающие монтаж на высоте. Для расчета используют идеальную схему – на крышу приходится одинаковая снеговая, ветровая нагрузка (рис. 1).


На практике снег задерживается неравномерно на плоскостях скатов. Однако статическая устойчивость системы двускатной кровли будет сохраняться в каждом указанном случае, если выполнено основное условие – жесткая фиксация в коньке к прогону. Отсутствие смещения горизонтали в коньковом прогоне обеспечивается несколькими способами:

  • обе стороны бруса крепятся к фронтонам вальмовой крыши;
  • изготавливаются накосные стропила на крышу.

Схема расчета стропил.

Щипцовую крышу опереть на фронтоны не получится, поэтому возможно смещение в сторону ската с меньшей нагрузкой. Поэтому применяется горизонтальная схватка, выполняющая аварийную функцию – она не даст завалиться кровле при максимальном смещении конькового прогона. Этот элемент монтируют на высоте 1,7-2 м, соблюдая два условия:

  • как можно ниже к мауэрлату;
  • отсутствие препятствий при хождении по чердаку.

Перед тем как рассчитать стропила, необходимо определиться с наличием в системе конькового прогона. Этим элементом достигается отсутствие горизонтального смещения верхнего сопряжения скатов кровли. Поэтому если стойки для прогона мешают эксплуатации (вариант мансардного помещения), то необходим расчет стропил на статическую устойчивость.

Самостоятельный расчет стропильной системы

Расчеты для вальмовой крыши, двускатных конструкций с фронтонами являются самыми простыми. Устойчивость в этих схемах обеспечивается конструктивно, при монтаже схваток противоаварийный прочностной запас гарантирует максимальный эксплуатационный период.

Простейший расчет стропила с врубкой в мауэрлат, вертикальной подрезкой в коньке (рис. 2) выглядит следующим образом:

Рисунок 2. Простейший расчет стропила с врубкой в мауэрлат, вертикальной подрезкой в коньке.

  • вычисляются нагрузки – к особым относятся ураганные ветры, к переменным – напор ветра, количество снежного покрова в регионе эксплуатации, к постоянным – вес кровельного пирога, стропильной системы;
  • определяется длина стропильных ног – для этого необходимо определиться с материалами кровли, перекрытий;
  • рассчитывается шаг стропил, при этом нужно учесть тип крыши, наличие труб, дымоходов;
  • вычисляется сечение бруса – вместо него может использоваться доска или бревно.

На практике расчет стропил производят по таблицам СНиП для конструкционных, кровельных материалов, нагрузкам по регионам страны.

Вес кровельного пирога двускатной, шатровой, щипцовой, вальмовой крыши складывается послойно. Из таблиц берутся данные для веса квадратного метра материалов, цифры складываются, сумма умножается на коэффициент запаса прочности 1,1. Например, для ондулина с утеплителем, гидроизоляцией, периодической обрешеткой из дюймовой доски вес кровли составит:

15 кг (доска) + 10 кг (базальтовая вата) + 5 кг (гидроизоляция) + 3 кг (ондулин) = 33 кг х 1,1 = 34,1 км 2.

Специалисты рекомендуют для легких кровельных материалов брать нагрузку с запасом – 50 кг на единицу площади. Поскольку собственный вес бруса на этом этапе еще неизвестен, сечение выбирается в дальнейшем. С учетом поправочного коэффициента нагрузка составит 55 кг, чем и оперируют в дальнейших вычислениях.

Формулы для расчета кубатуры бруса на стропильную систему дома.

Стропила крыши в разных регионах выдерживают неодинаковые ветровые, снеговые нагрузки. Расчета стропила по снегу производится по формуле:

N1 =S?k, где k – коэффициент зависимости от уклона скатов, S – масса снега на квадрате участка в регионе эксплуатации.

Оба значения присутствуют в таблицах СНиП. Например, для уклона 25-60? коэффициент равен 0,7; углов 10-25? составляет 1. Для Подмосковья вес снежного покрова берется равным 180 кг. Поэтому для 30-градусных скатов нагрузка составит 180?0,7=126 кг.

Ветровая нагрузка вычисляется аналогично:

N2 =W?k, где k – коэффициент зависимости от высоты коттеджа, региона эксплуатации, W – ветровая норма местности.

Кроме того, учитывается тип местности в пятне застройки, поэтому для открытых пространств, побережий коэффициент всегда выше, чем для лесного массива, плотной застройки:

  • высота 2-5 м – 0,75или 0,85 ед.;
  • высота 5,1-10 м – 0,65 или 1 ед.;
  • высота 10,1-20 м – 0,85 либо 1,25 ед.

Таблица коэффициентов для расчета элементов стропильной системы.

Таким образом, для подмосковного шале высотой 5 м с ветровой нагрузкой 23 кг/м 2 получится:

23?0,75=17,25 кг.

Длина стропильных ног определяется в зависимости от уклона скатов, местоположения конька. Она вычисляется по теореме Пифагора, в которой является гипотенузой треугольника. После определения этой величины из таблицы берется рекомендуемое сечение пиломатериала, которое выдержит все нагрузки с допустимым прогибом (обычно 1/200 от длины).

По материалам сайта: http://1poderevu.ru