Расчет крыши стропильной системы кровли. Расчёт стропильной системы своими силами. Факторы, влияющие на параметры крыши

Для зданий небольшой высотности отлично подойдет стропильная кровля. Она украсит фасад дома, а при достаточном уклоне снег на такой кровле не скапливается, в отличие от плоской конструкции.

Одна из разновидностей стропильной кровли – двускатная . Это достаточно простая система, которая образуется двумя скатами. Скат кровли – это вся наклонная плоскость, при помощи которой обеспечивается водосток.

Конструкция опирается на две параллельные стены. Такая кровля образует два треугольных боковых фронтона. Фронтон – это завершение фасада здания.

Достоинства двускатной системы

1. Простота проектирования .
   Расчёт несущей способности и необходимых материалов для устройства такой кровли достаточно прост, так как вариантов типов и размеров несущих конструкций немного;
2. Простота монтажа .
   Двускатная кровля не имеет сложных конструктивных элементов. Малое количество типоразмеров позволяет быстрее установить все элементы кровли;
3. Удобство эксплуатации .
   Чем меньше различных изломов имеет крыша, тем надёжнее она защищает жилище. В самом простом исполнении двускатная крыша имеет всего один излом – конёк. Такую кровлю проще ремонтировать в случае появления дефектов;
4. Свободное пространство .
   Для обустройства мансарды предпочтительнее двускатная кровля, так как она меньше “съедает” пространство. Для сравнения, рассмотрим дом 6х6 м с мансардой. У наружных стен высота от пола помещения до кровли 1.5 м, у конька – 3 м. Для двускатной кровли при таких условиях объём помещения составит 81 м.куб, а для вальмовой, имеющей четыре ската, 72 м.куб. Для больших размеров здания потери в объёме будут увеличиваться.

Типы конструкций

Существуют четыре основных типа двускатных кровель:

1. Симметричная .
   Надёжна, устойчива, проста в исполнении, в основе лежит равнобедренный треугольник;
2. Несимметричная .
   Конёк располагается не по центру, скаты кровли имеют разные уклоны;
3. Ломаная симметричная .
   Скаты кровли имеют излом. Значительно увеличивает высоту помещения;
4. Ломаная несимметричная .
   Чердачное или мансардное помещение получается меньше, чем в предыдущем случае. Крыша имеет очень необычный внешний вид.

Выбор типа двускатной кровли зависит от назначения помещения, расположенного непосредственно под ней и архитектурного облика здания.

Общие принципы расчёта стропильной системы

Самыми важными несущими частями стропильной системы двухскатной кровли здания являются мауэрлат, ригель и стропила. Мауэрлат работает на сжатие, поэтому его сечение можно взять условно.

Ригель и стропильные ноги испытывают на себе изгибающий момент.

Расчёт таких конструкций производится по прочности и по жёсткости. Для небольших зданий можно выбрать их сечение приблизительно, но для серьёзных построек, в целях безопасности и экономии материала расчёт стропильной системы должен выполнить профессионал.

Нагрузка от собственного веса кровли

Чтобы выполнить расчёт необходимо знать нагрузку на 1 м.кв. кровли.

Для этого нужно сложить массы 1 м.кв. всех кровельных материалов:

1. подшивка (если она есть, чаще всего выполняется из гипсокартона);
2. стропильные ноги . Чтобы посчитать какой вес стропил приходится на квадратный метр кровли нужно найти массу погонного метра стропильной ноги и разделить это число на шаг стропил в метрах. Для расчёта можно принять приблизительное сечение стропила, площадь этого сечения необходимо умножить на плотность древесины;
3. утеплитель (если он есть) . Плотность утеплителя должна быть указана производителем, её необходимо умножить на толщину;
4. обрешётка . Для обеспечения запаса в расчёт можно брать сплошную обрешётку. Например, 1 м.кв. обрешётки из доски толщиной 32 мм будет весить приблизительно 25 килограмм;
5. кровельный материал. Масса 1 м.кв. покрытия обычно указывается производителем.

Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка для каждой местности своя и равняется весу снегового покрова на горизонтальной плоскости.

На территории России она может принимать значения от 80 до 560 килограмм на метр квадратный. В интернете можно легко найти карту распределения снеговой нагрузки и выбрать нужное число исходя из района строительства.

Угол наклона кровли

Угол наклона кровли достаточно легко рассчитать, зная геометрию и имея под рукой инженерный калькулятор или стандартный калькулятор на персональном компьютере.

Если разделить высоту подъема кровли на расстояние от конька до карниза в плане, получается уклон кровли в долях или тангенс угла наклона. Для того чтобы вычислить угол, достаточно лишь найти арктангенс.

Если использование инженерного калькулятора вызывает затруднения, арктангенс можно найти с помощью калькулятора онлайн.

Расчёт шага стропил

Шаг стропил мансардной кровли следует выбирать из соображений удобства монтажа утеплителя. Маты обычно имеют ширину 60 сантиметров, поэтому шаг стропил стоит выбирать так, чтобы расстояние между ними в чистоте составляло 58 или 118 сантиметров. Два сантиметра позволят установить плиты утеплителя очень плотно, что позволит ему держаться между стропилами и улучшит теплоизоляцию.

Длина стропильной ноги

Длину ноги легко вычислить по формуле:
L / cosα ,
здесь L – это расстояние от конька крыши до внутренней поверхности наружной стены в плане, а cosα – это косинус угла наклона кровли. При жёстком креплении нужно прибавить величину врубки.

Сечение стропильной ноги

Сечение стропильной ноги нужно подбирать кратным размеру досок и бруса.

Пример простого расчёта сечения стропильной ноги:

1. находим нагрузку на 1 погонный метр стропила.
   q = (1.1*масса 1 м.кв. кровли*cosα + 1.4*нормативная снеговая нагрузка* cosα2)* шаг стропил;
2. находим W .
   W = q*1,25*полёт стропил/130;
3. решаем уравнение:
   W = b*h2/6.
   В этом уравнении b – ширина сечения стропильной ноги, а h–высота.

Для решения нужно задаться шириной и найти высоту, решив простое квадратное уравнение. Ширину можно назначать 5 см, 7.5 см, 10 см, 15 см. При небольших пролётах ширина 15 см нецелесообразна.

Для расчета стропильных систем существуют всевозможные таблицы, программы, онлайн калькуляторы.

Основные элементы кровли

Основными элементами двускатной, как и любой другой стропильной кровли, являются:

Стропильная крыша с мансардой

Чтобы полностью использовать пространство под крышей можно спроектировать мансарду.

Мансардный этаж – это этаж в чердачном пространстве. Фасад мансарды полностью или частично образуется поверхностями крыши. Согласно нормативным документам, чтобы помещение считалось мансардой, линия пересечения плоскости крыши и наружной стены не должна находиться выше, чем 1.5 м от уровня пола. Если это требование не выполнено, пространство будет считаться обычным этажом.

Кровля мансардного этажа отличается от кровли чердачного наличием в своей конструкции утеплителя. Чаще всего для утепления мансардной крыши используются минераловатные плиты.

Освещение мансардного пространства может осуществляться тремя способами:

1. оконные проёмы во фронтонах;
2. слуховые окна;
3. мансардные окна.

Слуховое окно – это оконная конструкция, которая имеет каркас, монтируемый одновременно со стропильной системой. Этот каркас выполняется из дерева. Слуховое окно имеет собственную маленькую крышу, которая может быть двускатной или цилиндрической. Сам стеклопакет устанавливается вертикально.

Мансардное окно – это окно, специально предназначенное для использования на стропильной кровле. Оно устанавливается в плоскость ската в наклонное положение. Мансардное окно должно выдерживать расчётную снеговую нагрузку. Лучше не использовать такой тип окон в кровлях с небольшим уклоном.

Выбор материала кровли

После того, как определен внешний вид кровли, можно приступить к выбору материала. Существует несколько видов современных покрытий. В списке, приведённом ниже, варианты материалов приведены в порядке убывания средней рыночной стоимости.

1. Керамическая черепица.
   Керамика, как материал кровли, имеет долгую историю. Керамическая крыша надёжна и долговечна. Минусами этого материала является цена и большая масса. Под кровлю из керамической черепицы придётся устраивать усиленную стропильную систему и обрешётку;
2. Цементно-песчаная черепица.
   Обладает практически всеми характеристиками керамической, но стоит чуть меньше;
3. Гибкая битумная черепица .
   Обладает хорошими звукоизоляционными характеристиками. Благодаря шероховатой поверхности черепица способна не давать снегу съезжать с крыши. Требует сплошной обрешётки, обычно используется слой влагостойкой фанеры. Нельзя использовать на кровлях с большими уклонами;
4. Металлическая черепица.
   По сравнению с предыдущими покрытиями, обладает меньшим весом. Легко монтируется. Минусом металлической кровли является то, что во время дождя она может быть слишком шумной.
5. Фальцевая кровля .
   Самый привлекательный вариант в плане стоимости. Требует специальной квалификации при монтаже, так как непрофессионалу будет сложно качественно выполнить соединения. Монтаж более трудоёмкий, чем у металлической и гибкой черепицы. Такая же «шумная», как и металлическая черепица.

Материал кровли полностью зависит от желаний и возможностей заказчика. Исключение составляют кровли со слишком большим или слишком маленьким уклоном, так как все материалы имеют ограничения по углу наклона ската.

Виды стропильных систем

Конструктивные системы стропильной кровли могут быть трёх видов:

1. Наслонные стропила .
   Стропила опираются по двум сторонам. Снизу – на мауэрлат, сверху – на ригель. В качестве промежуточных опор могут использоваться стойки и подкосы. Чаще всего используются в зданиях с небольшим расстоянием между торцами или при возможности поставить стойки или стену посередине мансарды.
   При больших пролётах стропил (больших расстояниях между продольными стенами) могут дополнительно использоваться стойки, подкосы или затяжки.
   Наслонные стропила просты в расчётах.
   Обычно самым мощным элементом такой системы является ригель, который несёт на себе половину нагрузки от всей конструкции кровли.
2. Висячие стропила.
   При отсутствии возможности использования ригеля в качестве верхней опоры, разумно использовать эту стропильную систему.
   Висячие стропила опираются только на мауэрлат, а в верхней точке соединяются между собой с помощью накладки.
   Эта стропильная система работает под нагрузкой как ферма. Наибольшее давление приходится на наружные стены. Возникает горизонтальная сила – распор, которая может привести к смещению стен. В конструкции висячих стропил распорное усилие воспринимает затяжка, которая стягивает стропильные ноги и не даёт им разъезжаться.
   Висячие стропила классифицируются в зависимости от месторасположения затяжки:
   1) Треугольная трёхшарнирная арка.
   Затяжка и стропила образуют треугольник. Затяжка располагается в уровне перекрытия;
   2) Треугольная трёхшарнирная арка с подвесом.
   При большом пролёте стропил затяжка может не пройти по требованиям прогиба. Чтобы предотвратить её провисание, затяжку подвешивают к коньку. Но при такой системе, так же, как и при системе наслонных стропил, посередине мансарды образуется ряд стоек;
   3) Треугольная трёхшарнирная арка с приподнятой затяжкой.
   Затяжка располагается чаще всего в уровне потолка мансардного помещения. Такая схема менее выгодна с точки зрения работы конструкции. Чем выше расположена затяжка, тем больший распор она воспринимает.
   Висячие стропила должны рассматриваться как треугольная ферма, что усложняет расчёт.
3. Комбинированные стропила.
   К комбинированной системе можно отнести распорные наслонные стропила. Они нуждаются как в установке ригеля, так и в затяжке. В отличие от предыдущих вариантов, в которых стропила к мауэрлату крепятся шарнирно, здесь стропильная нога крепится жёстко, поэтому в системе возникает распор. Для такой системы мауэрлат должен быть надёжно прикреплен к стене, а сама стена быть прочной и толстой. Отличным вариантом стане выполнение по периметру железобетонного пояса.

Монтаж стропильной системы

Монтаж происходит в следующем порядке:

1. укладка мауэрлата;
2. установка ригеля (если он есть);
3. раскладка стропил;
4. утепление (если есть);
5. обрешётка;
6. кровельный материал.

Прикрепление стропильной ноги к мауэрлату может быть жёстким и шарнирным.

Шарнирное закрепление

Даёт возможность компенсировать расширение древесины под действием влажности и перепадов температуры.

Крепление может осуществляться несколькими способами:

1. с помощью специального крепежа, металлической «салазки»;
2. с помощью крепёжной пластины;
3. на стропильной ноге выполняется запил. Место стыка стропильной ноги и мауэрлата фиксируется с помощью гвоздей.

Жёсткое закрепление

Стропило крепится к мауэрлату врубкой и надёжно фиксируется гвоздями, забитыми под углом по отношению друг к другу. Один гвоздь вбивается вертикально поверхности мауэрлата. Такое соединение исключает смещение в любой плоскости.

Двускатная стропильная система имеет неоспоримые преимущества. Её можно спроектировать и смонтировать самостоятельно, нужно лишь ответственно отнестись к этому вопросу и продумать всё до мелочей.

Прочность кровли здания зависит от того, насколько правильно выполнен расчет стропил. В данной конструкции значение имеют все параметры: длина, угол наклона крыши, сечение балок.

Факторы, которые необходимо учитывать при расчете

Расчет сечения стропил и их длины выполняется в несколько этапов. На первом этапе производится расчет снеговой и ветровой нагрузки для выбранной конфигурации крыши с учетом поправочных коэффициентов для высоты строения и угла наклона ската.

Затем прибавляется нагрузка от веса кровельного материала, утеплителя и обрешетки. К полученной суммарной нагрузке прибавляется 10 % для запаса по прочности. Итоговое значение используется для расчета стропил.

Выполнить грамотный расчет довольно трудно, если не учитывать силу и частоту оказываемых на них нагрузок.

Факторы, оказывающие влияние на крышу, делятся на три группы:

• постоянные нагрузки;
• переменные нагрузки;
• особые нагрузки.

Постоянные нагрузки действуют на элементы конструкции, не переставая, независимо от времен года.

К ним относятся масса крыши, гидроизоляция, обрешетка, пароизоляция, теплоизоляция и все отдельные части кровли, имеющие неизменяемый вес и оказывающие давление на стропильную систему.

Масса односкатной или двухскатной крыши увеличивается, когда на ней устанавливаются массивные устройства и аппараты – антенны, вентиляция, снегозадержатели и прочее.

Сильное влияние на прочность стропил односкатной и двускатной кровли оказывает вес снегового слоя, дующий ветер и поднимающиеся на крышу рабочие.

Такие нагрузки называются переменными, так как она имеет периодичный характер – сильное давление сменяется его отсутствием.

К особому типу относятся нагрузки, возникающие в регионах, где часто бывают ураганы или землетрясения.

При таком типе нагрузок во время конструирования и постройки зданий учитывают дополнительный запас прочности.

Расчет для стропил крыши – довольно непростая задача, неспециалист с ней может не справиться.

Расчет нагрузки на стропила

Ветровая нагрузка рассчитывается упрощенно следующим образом: региональный показатель ветровой нагрузки умножаем на поправочный коэффициент. Региональный показатель берется из СНиП по карте ветровых нагрузок.

Поправочный коэффициент для строений по высоте:

• ниже пяти метров берется в диапазоне 0,5 – 0,75;
• от пяти до десяти метров – 0,65 – 1,0;
• от десяти до двадцати метров – 0,85 – 1,25.

Меньшее значение коэффициента применяется для застроенных или лесистых территорий, где сила ветра усмиряется препятствиями, большее значение берется для открытой местности.

В том случае, если строение расположено на открытой хотя бы с одной стороны территории, тоже применяется большее значение диапазона.

Снеговая нагрузка вычисляется сходным образом – показатель снеговой нагрузки умножаем на поправочный коэффициент.

Коэффициент зависит от угла наклона крыши:

• пологий скат с наклоном до 25 градусов имеет коэффициент, равный 1,0;
• у ската с углом наклона от 25 до 60 градусов коэффициент составляет 0,7;
• если угол наклона ската превышает 60 градусов, то снеговая нагрузка не учитывается.

Показатель снеговой нагрузки указан на соответствующей карте СНиП аналогично карте ветровых нагрузок.

Если строение расположено близко к границе двух регионов, то используется значение для региона с наибольшим показателем.

Полученные значения ветровой и снеговой нагрузки суммируются. Итоговое значение, полученное на данном этапе расчетов, называется показателем переменных нагрузок.

Расчет постоянных нагрузок, действующих на стропильную систему, зависит от выбранного типа кровли.

Постоянные нагрузки рассчитываются для кровельного «пирога» путем сложения веса его компонентов — обрешетки, утеплителя, гидроизоляции, кровельного материала.

Вес наиболее распространенных кровельных материалов:

• цементно-песчаная черепица: 20 - 30 кг на метр квадратный;
• шифер: 10 - 14 кг на метр квадратный;
• битумная черепица: 6 - 8 кг на метр квадратный;
• металлочерепица: 3,5 - 4,5 кг на метр квадратный;
• ондулин: 3 кг на метр квадратный.

Из приведенных данных следует, что статическая нагрузка может варьироваться в зависимости от выбранного типа используемого кровельного материала.

Сложив значения статической и переменной нагрузок и прибавив 10 % для запаса по прочности, получаем итоговое значение, которое будет использоваться для дальнейшего расчета стропил.

Расчет размера и шага стропил для односкатных и двухскатных крыш

Для точного расчета стропильной системы существуют специализированные программы и онлайн-калькуляторы.

Однако для простой односкатной и двухскатной крыши необходимые параметры можно вычислить самостоятельно без их помощи.

Следует учесть, что стропило должно выступать наружу за край стены не менее чем на 60 см. Стандартная длина стропила составляет 6 м. При необходимости, проводя расчет длины, ее можно нарастить.

Расчет шага для стропил должен учитывать расстояние между ними в диапазоне 60 - 100 см. Чем больше нагрузка, тем чаще необходимо устанавливать стропила.

Общее количество стропил на скат крыши равно длине ската, деленной на величину шага стропил, плюс одно стропило. Соответственно, для двухскатной крыши это число надо удвоить.

Чем рассчитанный шаг стропил реже, тем шире стропильный брус. Для несущих конструкций двускатной или односкатной крыши этот размер должен составлять не менее 15 см для крупных строений, а для дачных построек (сараев, беседок и бань) – 10 см.

Затем устанавливается количество стропил на один скат. Для этого его длину следует разделить на шаг установки. Если дом двускатный, то полученное значение следует удвоить.

Выбор подходящего сечения стропила зависит от шага стропил и их длины:

Для уменьшения деформаций стропил и балок в процессе эксплуатации лучше всего для стропильной системы использовать сухой пиломатериал.

При выборе балок для стропил необходимо обратить внимание на отсутствие трещин и сучков.

В самом распространенном случае для двухскатной крыши одноэтажного строения, крытого шифером, целесообразно использование деревянного стропила сечением 5х15 см.

Разновидности стропильных конструкций

Перед началом кровельных работ нужно подобрать оптимальный вариант стропильной конструкции. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы.

Классификация стропильных систем:

• висячие;
• наслонные;
• гибридные.

Если кровля стандартной ширины 6 м (соответственно, такая длина ноги стропила), то подойдут висячие системы. За счет фиксации концов к коньку крыши и несущей стене производится крепление.

Кроме того, устанавливают затяжку, препятствующую деформации давления и напряжения стропильной конструкции. Помимо этого, они берут на себя роль несущих балок.

Наклонные системы подходят для крыш любой ширины. Фиксация лежня по отношению к мауэрлату обеспечивает устойчивость и надежность всей конструкции.

В результате давление сглаживается стойкой, а напряжение снижается. Плюсы наслонной стропильной системы в достаточно простом монтаже, но работа потребует больших затрат, так как для обустройства лежней потребуются дополнительные пиломатериалы.

Гибридные конструкции наиболее подходят для многоскатных кровель, в которых переходы сопровождаются повторяющимися многочисленными балками, усилениями, лежнями, стойками, скосами и другими элементами, обеспечивающими устойчивость системы.

Возведение гибридной конструкции дорого и достаточно сложно, поэтому заниматься разработкой проекта и постройкой должны заниматься квалифицированные специалисты.

Кажущийся простым на первый взгляд вопрос о расчете стропил (их сечение, длина, шаг и остальные параметры) на самом деле требует основательного и ответственного подхода.

Недостаточно только прикинуть расстояние от верхней части внешней стены строения, чтобы купить подходящее количество кровельных пиломатериалов, потому что при таком расчете придется постоянно корректировать работу.

Чтобы избежать проблем во время строительства, необходимо принять во внимание множество важных параметров: от толщины и длины брусов до площади будущей кровли.

Кроме того, большое значение имеет рельеф местности и климат региона, в котором ведется строительство.

Онлайн-калькулятор двускатной крыши поможет вам рассчитать углы наклона стропил, необходимое количество обрешётки, предельную нагрузку на кровлю, а также материалы, необходимые для строительства крыши данного типа при заданных размерах. Вы сможете рассчитать кровлю из таких популярных кровельных материалов, как шифер, ондулин, керамическая, цементно-песчаная и битумная черепица, металлочерепица и других материалов.

При расчётах учитываются параметры, приведенные в ТКП 45-5.05-146-2009 и СНиП «Нагрузки и воздействия».

Двускатная крыша (также известная как двухскатная или щипцовая) – разновидность крыши, имеющая два наклонных ската, которые идут от конька к наружным стенам здания. Это самый распространённый вид крыши на сегодняшний день. Объясняется это её практичностью, малыми затратами на возведение, эффективной защитой помещений и эстетичным внешним видом.

Стропила в конструкции двухскатной крыши опираются друг на друга, соединяясь попарно. С торцевой стороны двускатные крыши имеют форму треугольника, такие торцы называются щипцами или фронтонами. Обычно под такой кровлей устраивается чердак, который освещается с помощью маленьких окон на фронтонах (чердачных окошек).

Вводя в калькулятор данные, непременно сверьтесь с дополнительной информацией, помеченной иконкой.

Внизу этой страницы вы можете оставить отзыв, задать свой собственный вопрос разработчикам или предложить идею по улучшению этого калькулятора.

Разъяснение результатов расчетов

Угол наклона крыши

Под этим углом наклонены стропила и скат крыши. Подразумевается, что планируется строительство симметричной двускатной крыши. Помимо расчета угла, калькулятор проинформирует, насколько угол соответствует нормам по выбранному вами кровельному материалу. Если потребуется изменить угол, то для этого нужно изменить ширину основания или высоту подъёма крыши, либо выбрать другой (более легкий) кровельный материал.

Площадь поверхности крыши

Суммарная площадь кровли (включая свесы заданной длины). Определяет количество кровельных и изоляционных материалов, которые понадобятся для работ.

Примерный вес кровельного материала

Суммарный вес кровельного материала, необходимого для полного покрытия площади крыши.

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом

Общее количество изоляционного материала в рулонах, которое потребуется для изоляции кровли. В расчетах за основу берутся рулоны длиной 15 метров и шириной 1 метр.

Максимальная нагрузка, приходящаяся на стропильную систему. В расчетах учитывается вес всей кровельной системы, форма крыши, а также ветровые и снеговые нагрузки указанного вами региона.

Длина стропил

Полная длина стропил от начала ската до конька крыши.

Количество стропил

Суммарное количество стропил, требуемых для строительства крыши с заданным шагом.

Минимальное сечение стропил, Вес и Объем бруса для стропил

В таблице представлены рекомендуемые размеры сечений стропил (по ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород). Для определения соответствия во внимание берется тип кровельного материала, площадь и форма конструкции крыши, а также оказываемые на кровлю нагрузки. В соседних столбцах отображается общий вес и объем этих стропил для всей крыши.

Количество рядов обрешетки

Суммарное число рядов обрешётки для всей крыши. Чтобы определить количество рядов обрешетки для одного ската, достаточно разделить полученное значение на два.

Равномерное расстояние между досками обрешетки

Чтобы равномерно установить обрешетку, избежав лишнего перерасхода, используйте указанное здесь значение.

Количество досок обрешетки стандартной длиной

Для обрешетки всей крыши вам потребуется указанное здесь количество досок. При расчетах используется стандартная 6-метровая длина доски.

Объем досок обрешетки

Объем досок в метрах кубических поможет вам рассчитать стоимости затрат на обрешетку.

Примерный вес досок обрешетки

Предположительный общий вес досок обрешетки. В расчетах используется средние значения плотности и влажности для хвойных пород дерева.

Скатная крыша имеет систему наклонных плоскостей (скатов). Конструкция стропильной системы подбирается и рассчитывается, учитывая наличие опор для неё, тип покрытия, размеры и форму перекрываемого здания. Специальный расчёт поможет подобрать необходимый размер стропильной ноги и обеспечить прочность крыши.

Виды стропильных систем двухскатной крыши

Схема стропильной системы выбирается, исходя из условий количества опор для неё и расстояния между ними.

Наслонные стропила опираются на внешние несущие стены зданий и на дополнительные внутренние опоры, в случае если расстояние между основными опорами превышает 4,5 м. Стропильная нога снизу опирается на опорный брус (мауэрлат), который передаёт вес от крыши на стену здания. Верхний конец соединяется с коньковым прогоном и другой стропильной ногой.

1, 2 — висячая стропильная система. 3, 4 — наслонная стропильная система. a — стропила, b — затяжка, c — ригель, d — прогон, e — мауэрлат, f — подкос, g — стойка.

Висячий вид стропильных систем имеет затяжку на уровне нижних опорных узлов или выше их и не предполагает промежуточных опор. Расстояние между внешними несущими опорами не должно превышать 6,5 м. Этот вариант устройства стропильной конструкции можно отнести к треугольным фермам. Расстояние в плане между ними принимается 1,3-1,8 м.

Состав покрытия

Кровля

Этернитовые кровли представляют собой плоские или волнистые листы из асбестоцемента. Это дешёвый вид кровельного покрытия, который достаточно прост в монтаже. В последнее время исследования показали его вредное влияние на здоровье человека.

К шиферным относятся и сланцевые кровли. Они сооружаются из природного материала слоистой структуры сланца. Еврошифер, ондулин являются потомками обыкновенного шифера. Представляют собой спрессованное стекловолокно или целлюлозу, которые пропитаны битумом.

Металлическое покрытие часто используется в строительстве жилых зданий. Оно надёжно защищает дом от атмосферного влияния, имеет малый вес и не трудоёмко в монтаже. К этому виду кровель можно отнести профнастил, оцинкованную сталь, алюцинк.

Рулонные относятся к мягким видам кровель. Они водонепроницаемы, устойчивы к влиянию окружающей среды и удобны в монтаже. К ним относятся такие виды:

• рубероид (рубемаст, стекломаст, еврорубероид, толь и др.);
• битумно-полимерные (стеклоизол, стеклокром, линокром и др.);
• мембранные кровли (ПВХ, термопластичные мембраны, плёнки из синтетического каучука и др.).

Если раньше черепичные кровли были только керамическими, то сегодня встречаются: цементно-песчаные, битумные и металлочерепица.

Деревянные кровли используются редко из-за трудности устройства. Они бывают гонтовые, драничные, шиндебль, лемех, тёсовые.

Светопропускающие кровли изготавливаются из полимерных материалов и стекла. К ним можно отнести сотовый поликарбонат, гофрированный поливинилхлорид, триплекс, полиэстер и др.

Обрешётка

Кровельный настил или обрешётка является основанием для кровли. Его делают из досок или брусков. При устройстве металлической, деревянной или черепичной крыши брус обрешётки принимается сечением:

• 50х50 мм при расстоянии между стропилами — 1,0-1,1 м;
• 50х60(h) мм при шаге стропил — 1,2-1,3 м;
• 60х60 мм при шаге — 1,4-1,5 м.

Для других видов можно использовать доски 2,5 см толщиной. Под рулонную кровлю устраивается двойной настил из досок. Рабочий нижний слой настилается перпендикулярно направлению стропил с прозорами. Верхний укладывается под углом 45° к нижележащему слою. Ширина досок для него принимается не более 8 см, а толщина составляет 2 см.

Стропила

Деревянные стропила применяются бревенчатые, спиленные на один кант, из пилёного леса (брус, доска, уложенная на ребро). Для наслонных стропил лучше подойдёт круглое сечение бревна. Диаметр их составляет 12-20 см. Преимущества использования бревна по сравнению с доской или брусом следующие:

• экономия древесины (для выдерживания одинаковых нагрузок для круглого сечения нужен меньший диаметр исходного материала);
• выше предел огнестойкости;
• меньший расход металлического крепежа;
• более высокие показатели жёсткости и долговечности.

Расчёт наслонной стропильной ноги

Между стропильными ногами допускается шаг 1,0-1,5 м. Сечение их определяется по расчёту, исходя из прочности, а также жёсткости конструкции. Для этого определяется расчётная постоянная нагрузка на стропилу, включающая в себя расчет постоянных нагрузок на один погонный метр кровли и снеговую нагрузку.

Схема распредеения нагрузки по стропильной ноге: α — угол наклона кровли, q — общие постоянные нагрузки, q

Исходными данными для расчета принимаются:

• шаг установки стропильных ног;
• угол наклона кровли;
• ширина и высота крыши.

Выбор параметров, а также подбор большинства коэффициентов зависит от материала кровельного покрытия и подробного состава кровельного пирога.

Для наклонных кровель постоянные нагрузки рассчитываются по формуле:

Стропильная нога рассчитывается также на жёсткость (прогиб). Здесь используется нормативная нагрузка:

• α — угол наклона кровли;
• n, n c — коэффициенты надёжности для нагрузок от снега — 1,4, нагрузок от крыши — 1,1;
• g — вес 1 м 2 , который воспринимает стропильная нога (кровля, обрешётка, стропила);
• а — шаг стропильных ног (по оси).

• S g — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
• с е — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
• c t — термический коэффициент.

Коэффициенты с е и c t принимаются согласно требованиям СП 20.13330.2011 раздел 10 «Снеговые нагрузки» в соответствии с 10.5 и 10.6. Для частного дома со скатной крышей с уклоном кровли свыше 20° коэффициенты с е и с t равны единице, следовательно, формула снегового покрова:

µ — коэффициент, который зависит от угла наклона крыши и определяется согласно приложению «Г» СП 20.13330.2011:

• для кровель с углом наклона менее 30° µ = 1;
• для кровель с углом наклона свыше 60° µ = 0;
• в остальных случаях для угла наклона 30°<α<60° µ = 0,033 х (60°-α).

Вес снегового покрова по районам можно уточнить в СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия», где также определяется номер района по карте приложения Ж.

Вес снегового покрова S g

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М < m и R и W нт

• М — изгибающий расчётный момент;
• R и — расчётное сопротивление изгибу древесины;
• m и — коэффициент, отражающий условия работы;
• W нт — момент сопротивления данного сечения;
• R и = 130 кг/см 2 — для сосны и ели;
• m и равен 1,0 — для сечений высотой до 15 см и 1,15 — для сечений высотой более 15 см.

В индивидуальном порядке рассчитывается момент сопротивления и момент инерции для материала стропил. По полученным данным подбирается требуемый размер конструктивных элементов стропил.

Предложенный расчёт является примерным и требует дополнения в виде предельно допустимой длины опорных элементов, расстановки распорных или подпорных балок и стоек.

Пример № 1

Рассмотрим черепичную керамическую кровлю на двухскатной крыше в районе Москвы (III климатический район).

Угол наклона 27°; cos α = 0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

• вес кровли — 45 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: g н = 62 кг/м 2

• q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 260 кг/м.

• q н = (62 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 201 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,60 х 440 2 = 62 920 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 201 кг.

По специально разработанным таблицам можно определить диаметр бревна для стропил.

Диаметр бревна (см) в зависимости от W и J (для брёвен, стёсанных на один кант).

Согласно приведённой таблице определяем диаметр бревна — 18 см.

Пример № 2

Возьмём все данные от предыдущего примера, но для кровли из ондулина. Необходимо рассчитать сечение стропильной ноги из бруса.

Угол наклона 27°; cos α =0,89; шаг стропил по оси — 1,3 м; расчётный пролёт стропил — 4,4 м. Обрешётка принимается из бруса 50х60 мм.

Вес крыши на 1 м 2:

• вес кровли из ондулина — 3,4 кг;
• обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
• вес стропильной ноги — 10 кг.

Итого: gн = 20,4 кг/м 2

• q = (1,1 х 20,4 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2) х 1,3 = 207,6 кг/м.

• qн = (20,4 х 0,89 + 126 х 0,89 2) х 1,3 = 153,3 кг/м
• М = 0,125 х q х l 2 = 0,125 х 2,08 х 440 2 = 50 336 кг∙см

Момент сопротивления:

Момент инерции (I), который необходим из условия возможного прогиба f = 1/150 l; E = 100 000 кг/см 2 ; qн = 153,3 кг.

Принимаем брус высотой 15см. Для бруса высотой более 14 см Rи = 150 кг/см 2 . Поэтому:

По таблице определяем размер сечения бруса для стропил.

Ширина (b) и высота (h) бруса в зависимости от W и J.

Принимаем для стропильной ноги брус сечением 10х15 см.

Приведённые формулы можно использовать для расчёта других покрытий крыши. При этом рассчитывается нагрузка на стропильную ногу исходя их выбранного варианта. В формулах могут меняться:

• длина стропил;
• шаг стропил;
• угол уклона крыши;
• снеговая нагрузка, которую подбирают согласно региону строительства;
• вес обрешётки.

Сопряжение стропильных ног между собой и прогоном должно быть надёжным. Это обеспечивает отсутствие разрушающего распора на стены здания. Деревянные конструкции необходимо время от времени осматривать, поэтому при сооружении наслонных стропил расстояние от отметки верха чердачного перекрытия до нижней отметки мауэрлата принимается не менее 400 мм.

Двускатные крыши и сегодня являются традицией частного домостроения. Правильное устройство крыши — это прочный, долговечный и красивый дом.

Грамотно подобранная и смонтированная крыша выдержит любые погодные капризы и прослужит не один десяток лет. Какой будет кровля загородного дома, и из каких материалов она будет состоять, определяется на этапе проектирования. Технические нюансы проектирования лучше доверить профессионалам. Перед тем, как сделать окончательный выбор, будущему владельцу надо получить представление об особенностях различных видов крыши и (что немаловажно) о сумме, в которую обойдется выбранная конструкция и материал кровли. На этом этапе произвести расчет материала на двухскатную крышу, или любую другую, поможет кровельный калькулятор – это быстрый способ получить подробный ответ.

Калькулятор поможет оценить стоимость кровли на ранних этапах планирования

Онлайн калькулятор кровли

Чтобы узнать примерную стоимость кровли, различных видов, воспользуйтесь следующим калькулятором :

Параметры расчета крыш и кровельного материала

Перед тем как рассчитать крышу дома, калькулятор запросит определенные данные. Один из них это тип крыши. Существует два критерия, по которым можно определить тип крыши: угол наклона кровли и количество скатов (плоскостей). Если угол наклона кровли равен нулю, крыша называется плоской, если больше нуля - скатной. Скатные конструкции, в свою очередь, делятся на виды, в зависимости от количества скатов. В частном малоэтажном строительстве распространено несколько разновидностей крыш, среди которых:

Односкатная . Выглядит довольно скромно, зато самая простая конструктивно и наименее затратная в строительстве. Представляет собой плоскость с опорой на разновысотные стены. Односкатную крышу можно увидеть на гараже, сарае или современном проекте в стиле хай-тек. Такие конструкции описываются малым числом параметров и рассчитываются на всех онлайн калькуляторах.

Распространенные формы скатных конструкций

Двускатная (щипцовая) . Наиболее распространенный, классический вариант с двумя наклонными плоскостями прямоугольного вида, соединенными коньком, и многовековой историей. Вертикальные треугольные плоскости между скатами называются фронтонами (щипцами). В современном частном строительстве симметрия скатов - необязательное условие. Они могут иметь разный уклон и различаться размером (ломаные), что открывает большие возможности в дизайне кровельных конструкций. Двухскатная крыша - идеальный вариант для устройства мансарды. Для вычислений на онлайн калькуляторе используют такие параметры, как длину и ширину скатов, длину свесов и высоту конструкции.

Вальмовая (четырехскатная) . Основные скаты называются вальмами и имеют вид трапеций, а фронтоны расположены не вертикально, а под углом, превращаясь в скаты. Вальмовая система намного сложнее в разработке и монтаже, чем предыдущие, однако это компенсируется повышенной устойчивостью конструкции. Кроме того, вальмовая крыша позволяет поднять потолок для мансарды, сделав ее гораздо комфортнее. Расчет вальмовой крыши на онлайн калькуляторе имеет определенные тонкости (основание может быть квадратным или прямоугольным) и включает угол наклона скатов.

Многощипцовая . Сложная конструкция, состоящая из нескольких щипцов (двухскатных элементов). Расчет такой крыши - работа для опытного архитектора. Встречаются онлайн калькуляторы, рассчитывающие площадь кровли трехщипцовой крыши, но результат расчетов они выдают очень приблизительный.

Сложность стропильной системы многощипцовой кровли исключает самостоятельное планирование

Мансардная . Скат состоит из двух элементов: нижнего, более крутого, и верхнего, пологого. Такая конструкция позволяет увеличить полезную площадь помещения, но, чтобы рассчитать ее на онлайн калькуляторе, потребуется хотя бы предварительный чертеж и понимание устройства стропильной системы.

Виды кровельных материалов

Вопрос о кровельном материале также решается на стадии проектирования. На его выбор влияют не только предпочтения дизайнера, но и более реальные факторы, включая количество осадков и силу ветра в регионе. Онлайн калькулятор дает возможность узнать не только количество, но и стоимость выбранного материала. Обычно настроен калькулятор для крыши для расчета таких материалов:

Профнастил .

Металлочерепица .

Мягкая (рулонная) кровля .

Фальцевое покрытие (стальное, алюминиевое или медное).

Черепица . Керамическая (штучная), гибкая (мягкая), цементно-песчаная, композитная.

Шифер (в основном для хозяйственных построек).

Калькулятор расчета металлочерепицы (работает с несколькими типами крыш)

Основные элементы кровельной конструкции

Крыша загородного коттеджа - это не только декоративная деталь и визитная карточка строения, но и сложная инженерная система. В ее состав входят разнообразные строительные детали, основными из которых являются следующие:

Мауэрлат . Брус, который укладывается поверх несущих стен. Он является опорой для стропильной системы и передает нагрузку от крыши к постройке.

Стропила . Брусья или доски, расположенные под углом, основа системы. Онлайн калькулятор позволяет просчитать некоторые параметры стропильной системы.

Вспомогательные элементы . Стойки, балки, прогоны и затяжки служат для фиксации стропил и укрепления конструкции.

Конек . Верхнее ребро крыши, место пересечения скатов.

Обрешетка . Решётчатая конструкция, на которую крепится кровельный материал. Для некоторых видов кровли нужен сплошной настил. Параметры обрешетки на онлайн калькуляторе просчитываются достаточно хорошо, особенно для кровли несложной конструкции.

Основные конструктивные элементы стропильной системы

На нашем сайте Вы можете найти контакты строительных компаний, которые предлагают услугу проектирования загородных домов . Напрямую пообщаться с представителями можно посетив выставку домов «Малоэтажная Страна».

Что рассчитывают на онлайн калькуляторе: виды и возможности

Даже имея на руках готовые чертежи, будущий владелец не всегда найдет время для их внимательного изучения и кропотливых расчетов на бумаге. Среди всех способов решения вопроса о том, как рассчитать крышу дома, калькулятор в онлайн режиме станет оптимальным вариантом. Существует две разновидности калькуляторов, выполняющих определенный вид расчетов:

Стандартный калькулятор для расчета крыши

Наиболее распространенный вид, позволяющий получить основные параметры, от угла наклона стропил до допустимой нагрузки на кровлю. В расчете кровельного материала, как правило, имеются все популярные варианты (всевозможная черепица, шифер, ондулин и другие материалы). Широко представлены калькуляторы для расчета одно- и двускатной и вальмовой крыши; встречаются сервисы по расчету шатровой крыши или мансарды. Онлайн калькулятор крыши двускатной или односкатной рассчитан на несложные задачи; более продвинутые расчетные программы необходимо скачивать и устанавливать на свой компьютер.

Фрагмент онлайн калькулятора расчета вальмовой крыши

Строительный калькулятор

Для вычислений используются сложные алгоритмы расчетов, в результате можно получить не только таблицы цифр, но и набор подробных чертежей, а также 3D-визуализацию. В строительном калькуляторе, как правило, можно рассчитать крышу любого типа. Помимо основных параметров можно узнать, сколько потребуется пиломатериала, подобрать оптимальный утеплитель и пароизоляцию. Чертежи покажут раскладку стропильной системы и обрешетки и позволят проконтролировать правильность угла наклона и расположения стропил.

Устройство онлайн калькулятора для расчета двускатной крыши

Калькулятор расчета стропильной системы двухскатной крыши является простым в использовании механизмом, позволяющим выполнить основные расчеты конструкции. Интерфейс любого сервиса имеет удобный и интуитивно понятный вид и выглядит как набор пустых полей с пояснением. Для удобства посетителей рядом на странице размещаются схематические изображения различных типов крыш с нанесенными на них параметрами.

Перед началом вычислений следует ознакомиться с обозначением полей

Пользователю остается вписать в каждое поле нужное значение (размер) или выбрать вариант из имеющихся. При заполнении следует обращать внимание на размерность - параметры могут вводиться в см или в мм. После заполнения полей вы нажимаете на клавишу расчета и получаете искомый результат в виде следующих данных:

Количество кровельных материалов . Калькулятор позволит рассчитать количество металлочерепицы (или другого материала) для загородного дома с двускатной, вальмовой или другой крышей.

Расчет стропильной системы и фронтона крыши . По заданной ширине стены и высоте до конька сервис поможет определить длину стропил и площадь фронтона крыши.

Чтобы произвести расчет материала на крышу дома, «двускатная» программа потребует ввести следующие величины:

Размеры крыши . Здесь имеются отдельные поля для ввода высоты, ширины (по каждой из сторон) и свеса.

Размеры стропил . Задается ширина и толщина, а также расстояние между стропилами и расстояние до края крыши.

Видео описание

О расчете кровли на строительном калькуляторе в следующем видео:

Параметры обрешетки . Вводят ширину и толщину досок, расстояние между ними.

Параметры кровельного материала . Если выбран кровельный лист, задают высоту, ширину и нахлест листа.

Результатом расчета станут следующие параметры:

Размер крыши . Высота и ширина полотна, общая площадь.

Стропила . Количество и длина стропил. Также рассчитывается объем необходимого материала (в кубометрах).

Обрешётка . Расчет показывает количество рядов досок, длину каждой детали и объем досок обрешетки.

Подкровельный материал . Вычисляется площадь гидро- и пароизоляции. Так, если в качестве подкровельного материала выбран рубероид или пергамин, калькулятор показывает необходимое количество рулонов (исходя из размера рулона), с учетом нахлеста.

Кровельный материал . Калькулятор определяет не только площадь покрытия, но и вес, и необходимое количество выбранного материала.

Калькулятор расчета основных элементов двускатной кровли

Расчет дополнительных параметров

Многие онлайн сервисы рассчитывают дополнительные, не менее полезные величины:

Угол наклона крыши . Калькулятор определит не только оптимальную величину угла, но и подскажет, подходит ли он для выбранного кровельного материала. Меняя высоту подъема или ширину основания, можно добиться полного соответствия угла материалу.

Расчёт ветровой и снеговой нагрузки . Для некоторых районов такая нагрузка может стать определяющим фактором для выбора типа крыши. В калькулятор потребуется ввести дополнительную информацию: регион строительства, тип местности, высоту до конька постройки, сорт древесины для стропил.

Расчет дымохода . Для безопасной эксплуатации необходимо определить высоту дымохода относительно конька крыши. Неправильное проектирование может повлиять на стабильную работу отопительных приборов и повлечь за собой незапланированные финансовые траты (если потребуется переделка).

При расчете дымохода учитывается наличие преград рядом с жильем

Ограничения в использовании онлайн калькулятора

Кровельные калькуляторы, предлагаемые интернет-ресурсами - доступный и очень быстрый способ получить необходимую информацию. Но как любые механизмы, рассчитанные на массового пользователя, такие калькуляторы склонны применять обобщенные приемы вычисления. Хуже всего то, что процесс вычислений скрыт от обратившегося к калькулятору человека; перепроверить информацию на выходе весьма затруднительно.

Калькулятор расчета крыши дома может содержать некие (допустимые) разбросы параметров, которые, тем не менее, скажутся на конечном результате. Среди возможных результатов, которые могут содержать неточные (приблизительные) величины, встречается:

Определение общего количества кровельного материала

Стройматериал никогда не укладывается стык в стык, поэтому площадь поверхности крыши и площадь покрытия всегда будут отличаться. При вычислениях кровельную площадь стандартно увеличивают на 15% - это обеспечивает запас при формировании нахлеста.

Видео описание

О расчете двускатной крыши бесплатным калькулятором в следующем видео:

Если крыша имеет сложную конструкцию, расчет тоже усложняется, поскольку опытный проектировщик параллельно решает дополнительную задачу минимизирования отходов. Для таких целей применяют разные алгоритмы (с разной накапливающейся ошибкой и с разным итогом), какой из них вложен в калькулятор, известно только его разработчикам.

Считается, что калькулятор помогает сэкономить на покупке стройматериалов. Но при монтаже кровли сложной формы в таком случае нередко оказывается, что были приобретены лишние (зачастую недешевые) материалы. Обратная ситуация, когда материала не хватает и приходится оплачивать незапланированную покупку и доставку, не менее досадна.

Определение уклона для кровли

Строительные нормы предписывают минимальные показатели уклона для каждого кровельного материала. Они рассчитываются с учетом наклона крыши и дополнительных показателей (ветровой и снеговой нагрузки). Специалисты выполняют расчеты по нормам СНиП «Нагрузки и воздействия» и по дополнительным нормам проектирования. Какие показатели использует в работе кровельный калькулятор, проверить не представляется возможным.

Некоторые калькуляторы учитывают дополнительные параметры (наличие мансардных окон и водосточных систем)

Расчет кровли: как избежать ошибок

В расчетах можно пойти одним из следующих путей:

Расчет кровли провести вручную . При наличии базовых знаний по геометрии, сделать предварительные расчеты можно и вручную. Для этого достаточно запастись бумагой, карандашом, обычным калькулятором, и вспомнить, что любая крыша - это набор простейших фигур (прямоугольников и треугольников), расчет площади которых описывается простейшими формулами из школьного курса. Способ плохо работает, если расчеты усложняются. На них уходит много времени и возрастает риск ошибки.

Расчет кровли провести в онлайн сервисе . При этом стоит учитывать, что значения всегда получаются усредненные; возможно, для запланированного вами дома потребуется индивидуальное решение.

Расчет кровли калькулятором проконтролировать вручную . Кровельные онлайн калькуляторы являются удобным способом смоделировать конструкцию крыши и узнать требуемое количество стройматериалов. Расчет простых конструкций проверить достаточно легко, но если у вас нет профильного образования, путаница с коэффициентами и процентами неизбежна. Отличающиеся результаты станут причиной продолжительных перепроверок и поиска ошибок, а также недоверия к способностям калькулятора (или своим).

Проверка результатов расчета потребует времени и внимательности

Профессиональный расчет кровли . Для предварительных расчетов с целью определиться с материалами и конструкцией крыши этот способ явно не подойдет. Но при заказе дома под ключ, строительная компания подготовит полноценный проект, в котором будут указаны все выкладки по расчетам и смета. Кроме того, как раз предварительные расчеты специалисты могут вам сделать еще на этапе обсуждения проекта.

Заключение