Из всех узлов и элементов любого здания главной частью является крыша. А ее основание - это стропильная конструкция, которая принимает на себе все нагрузки, в том числе и нагрузки стихий. Поэтому расчет стропильного каркаса нужно проводить со всей тщательностью, принимая к вниманию и качество материалов. и крепость всех улов соединения. Обычно для каркасного основания стропильной системы берут дерево после длительной выдержки в несколько лет, чтобы материал был хорошо просушен.
Виды стропил
Сегодня почти нет типового строительства. Все здания частного сектора разные и отличаются дизайном фасада и конструкцией крыши, от которой зависит долговечность дома. Система крыши состоит из нескольких главных конструкций. Это основание, мауэрлат, к которому крепится крыша, стропильный каркас, который несет на себе всю тяжесть кровли и нагрузок всех стихий.
Из всех существующих стропильных систем в строительстве частных домов, наиболее распространенными являются наслонные и висячие стропила. Чтобы создать качественную, но экономичную крышу с наименьшими финансовыми затратами надо произвести расчет стропильной системы. Как раз с выбора вида дома и крыши и начинается проектирование. Зная все достоинства и недостатки той или иной конструкции, можно правильно определиться с выбором.
Конструкция стропил
Висячая система стропил отличается тем, что стропильные балки имеют две точки опоры, например, две стены. Такая стропильная система передает все нагрузки крыши на стропильные ноги, при этом распирающее усилие передается стенам. Поэтому для этих конструкций требуется дополнительное крепление стропил. А это уже новые материалы и новые расходы.
Совсем по-другому устроена наслонная система, когда каждое стропило имеет уже не две, а три точки опоры. В основном такие системы устраивают на домах с мансардными помещениями. Ногой стропильная балка опирается на мауэрлат и ложится на обвязочную балку перекрытия потолка мансарды. Третьей точкой опоры является конек. При отсутствии мансардного помещения третьей точкой опоры может быть внутренняя стена, на которую упираются косые или вертикальные стойки, создающие точку опоры.
Факторы, влияющие на расчет крыши
Любые расчеты в строительстве дома начинаются, естественно, с определения факторов воздействия на дом и на крышу. В нашем случае мы будем рассматривать только то, что имеет непосредственное влияние на крышу и на стропильную систему.
Прежде всего, это климатические условия, которые учитываются при расчете:
- Ветровое давление нужно учитывать при расчете высоты крыши и формы. Если, например, здание находится в сильных ветровых потоках, то конечно лучше создавать наслонную систему, которая имеет большое сопротивление против этой стихии.
- Дождь влияет на выбор не только конструкции, но и на форму крыши. Необходимо наилучшим образом защитить дом и сверху, и особенно со стороны стен. Для этого нужен правильный расчет свесов.
- Снег. Данный фактор имеет прямое влияние на расчет и выбор материала, чтобы создать наибольшую устойчивость во время обильных снегопадов, когда толстый слой снега может создать давление на крышу в сотни килограмм на квадратный метр.
Расчет площади
Эта расчетная единица нужна, как и все остальные вычисления. Зная площадь плоскости крыши, мы можем определиться с количеством кровельного материала и не только. По площади можно высчитать количество стропильных ног, креплений и балок для укрепления стропильного каркаса.
Площадь любой плоскости вычисляется по известной математической формуле:
S = A x B.
S - Площадь.
A - Длина плоскости.
B - Ширина.
В том случае, если крыша имеет сложную конструкцию, общая площадь крыши в расчете стропильной системы исчисляется путем суммирования площадей всех скатов.
Стропильный шаг и количество стропил
Зная площадь крыши, можно вычислить, сколько будет нужно стропильных ног для той или иной стропильной конструкции. Расчет стропильной системы крыши прямо зависит от количества и качества материала и еще от конструкции. От этого зависит вес конструкции, главная величина, отвечающая за крепость и сопротивление против нагрузок.
Также имеет значение и угол наклона, и вид стропил, но об этом чуть позже. Сначала давайте определимся, как можно вычислить количество стропил, зная площадь и шаг между стропилами.
Вот примерная данные стропильного шага в зависимости от длины стропильной ноги и сечением бруса.
| Длина стропил, м | Промежуток между стропилами, см | Сечение бруса, мм |
| до 3 | 120 | 80 х 100 |
| до 3 | 180 | 90 х 100 |
| до 4 | 100 | 80 х 160 |
| до 4 | 140 | 80 х 180 |
| до 4 | 180 | 90 х 180 |
| до 6 | 100 | 80 х 200 |
| до 6 | 140 | 100 х 200 |
Это примерный стандарт по СНиПу стропильного шага, но это не эталон.
Зависимость стропильного шага
Вот что влияет на данный параметр:
- Вес материалов стропильной системы.
- Вес материала кровли.
- Вес гидроизоляции.
- Вес утеплителя.
- Вес пароизоляции.
- Вес облицовки мансардного помещения.
- Нагрузки на крышу стихийных факторов - снега и ветра.
Для правильного расчета стропильной системы крыши, стропильного шага и количества стропил, необходимо совершить такие вычисления:
- Берем длину крыши.
- Разделяем длину крыши на оптимальный стропильный шаг.
- Добавляется к полученной сумме единица и результат округляется.
- Длина разделяется на округленный результат.
Практическое решение расстояния между стропилами
Надо иметь в виду, что стропильный шаг имеет зависимость и от размеров и качества кровельного материала, и от размеров утеплителя. Так, например, при вычислении стропильного шага под шифер нужно учитывать, что шифер относится к тяжелым материалам и требует крепкой конструкции. Стропила нужно брать сечением 150 х 30. А стропильный шаг устанавливается в пределах 700-800 мм. Также нужно знать, что шифер имеет определенные ограничения под угол наклона. Во многих случаях для выбранной конфигурации крыши, расчет с размерами стропильной системы производится при помощи программ и калькуляторов для вычисления стропильного шага, который определяется не только по таблице, но в соответствии с применяемыми материалами. Тяжелые кровельные листы требуют уменьшения стропильного шага. В некоторых случаях, чтобы не изменять стропильный шаг и не увеличивать количества стропил, подгоняют всю систему под кровлю более крепкой обрешеткой.
Надежный каркас под маталлочерепицу нужно создавать с брусьев сечением 50 х 150 мм Стандартный стропильный шаг под этот материал исчисляется в пределах 600 х 900 м, но иногда, в случае применения качественного утепления, требуется усиление каркаса увеличением сечения бруса до 200 х 50. В некоторых случаях стропильный шаг устанавливается относительно размеров утеплительных пакетов.
Под другие кровельные листы также изменяется и сечение стропил, и стропильный шаг:
- Профнастил - 600-900 мм.
- Мягкая кровля 600-1500 мм.
- Ондулин 600-1000.
- Поликарбонатные листы 600-800 мм.
Программа для расчета стропильной системы
Очень трудно вести расчеты для сложных крыш, которые имеют много скатов и других портиков. Для такого случая сегодня предусмотрены разные программы для вычислений стропильной системы. Одной из таких программ является онлайн-калькулятор расчета стропильной системы, угла наклона и обрешетки. Для вычисления этих параметров нужно ввести размерные данные крыши.
- Это кровельный материал, используемый для покрытия.
- Ширина заложения - А 1 - расстояние от основания до стойки.
- Ширина заложения - А 2 - ширина мансардного этажа.
- Высота подъема - В 1 - Высота мансардного этажа.
- Высота подъема - В 2 - Расстояние от основания до конька.
- Длина основания - Д - Длина основания крыши без свесов.
- Длина свеса - С - рекомендуемая длина 50 см.
Дополнительные параметры программы
Для стропильной системы мансардной крыши расчет производится по этим параметрам, программа выдаст все главные размеры крыши. Кроме уже указанных расчетов, программа-калькулятор для мансардной крыши выдаст дополнительные параметры крыши:
- Угол наклона боковых стропил.
- Наклон коньковых стропил.
- Площадь крыши.
- Количество кровельных листов.
- Площадь мансарды.
- Длина боковых стропил.
- Длина коньковых стропил.
- Предполагаемое сечение стропильных ног.
- Количество обрешеточных рядов.
- Расстояние между планками обрешетки.
- Количество и объем досок для обрешетки.
Система ломаной крыши
Во всех вычислениях ломаной крыши, нужно брать к вниманию, что такая конструкция предполагается для домов с мансардами, когда крыша частично или полностью выполняет роль стен мансардного помещения. Исходя из этого, нужно использовать материалы высокого качества. Расчет стропильной системы ломаной крыши имеет некоторые общие принципы, которые можно применять ко всем видам ломаной крыши для мансардных помещений.
Конструкция и размер стропильной системы исчисляется относительно размеров дома и мансардного помещения. Это и высота конька, и ширина фронтонных стен без свесов, и размер свесов. Здесь все нужно учитывать.
Расчет конструкции стропил дома с мансардой производится относительно размеров мансардного помещения, его ширины и высоты. От этих величин зависит угол наклона скатов ломаной крыши и длина стропил.
Понимая то, что нагрузки на разные части стропильной системы отличаются друг от друга в зависимости от времени года, нужно создавать конструкцию с запасом прочности на 10-15 % от проектной. Исчислять параметры стропильной системы можно и вручную, и по программе. В каждом вычислении стропильной системы нужно учитывать два параметра нагрузок, это прочность и деформация.
Длина стропила
Если делать расчет стропильной системы двухскатной или другой конструкции, то нужно знать все размеры мансардного помещения, его ширину, высоту, длину. Например, чтобы рассчитать длину стропил для нижнего ската, берется формула треугольника. Для проведения измерений берется треугольник, образующийся вертикальной стойкой мансардного помещения одного ската и горизонтальной балкой от стояка стены до конца свеса. В этом треугольнике стропило выполняет роль гипотенузы. В соответствии с формулой теоремы Пифагора, у прямоугольного треугольника гипотенуза равняется корню квадратному из суммы квадратов катетов.
Угол наклона
Сегодня в интернете имеется много программ для вычисления параметров стропильного каркаса. Достаточно ввести нужные размеры, и за считанные секунды программа выдаст требуемые параметры. А если кто-то хочет попробовать вычислить параметры стропильной системы вручную, то для этого тоже есть формула. Вот, например, можно сделать расчет стропильной системы двухскатной крыши или другой конструкции угла наклона каждой плоскости сложной системы. Угол наклона исчисляется за формулой вычисления тангенса угла:
tg A = H / L.
Тангенс угла вычисляется делением высоты на половину ширины основания. По таблице тангенсов узнаем угол. Если, например, высота составляет 4 м, ширина половины основания 4,75 м. То при делении мы получим 0,84. Это будет тангенс угла. В таблице тангенсов находим, что тангенс угла 0,84 равняется 40. Число 40 становит угол в градусах.
Вальмовая конструкция
Вальмовая система - это четырехскатная конструкция в которой имеется две пары скатов. Две фронтонные пары в виде трапеций и две угловые - треугольные. Расчет стропильной системы вальмовой крыши состоит в том, чтобы правильно выбрать углы наклона. Есть несколько видов таких конструкций, в которых наклон всех плоскостей одинаковый. В некоторых случаях создается полувальмовая крыша, в которой угловые скаты находятся намного выше от карниза фронтонных крыш.
Также есть отдельные варианты вальмовой крыши. Для каждого вида такой конструкции есть свои правила расчета. Главное в расчете стропильной системы - определение наклона скатов и высота конька. В предыдущем разделе этой статьи уже было сказано, как вычислить наклон, площадь поверхности и длину стропил. Для этого существуют математические формулы. Ну, а если не хочется корпеть над этими вычислениями, в Интернете можно найти программы, по которым производится расчет этих параметров.
