Качественная, долговечная и прочная конструкция кровли является важнейшим этапом строительства дома. В данной статье будет рассказано о том, что такое стропильная система и как рассчитать длину стропил и другие ее элементы.
Срок эксплуатации крыши и ее надежность и безопасность напрямую связаны с тем, насколько качественно и грамотно выполнен расчет стропильной системы и ее строительство.
Стропила являются основным звеном несущей кровельной конструкции, расчет прочности стропил выполняется для того, чтобы обеспечить им возможность выдерживать различные нагрузки:
- Давление снежного покрова;
- Воздействие порывов ветра;
- Вес кровли и уложенного на нее материала;
- Вес людей, выполняющих на крыше различные работы и их инструментов и оборудования и т.д.
В связи с этим выполнение различных расчетов, таких как расчет стропильной конструкции, ног стропил, их длины и т.д. является особенно важным этапом проектирования крыши.
Выполняя такие расчеты следует учитывать как используемые при обустройстве кровли материалы, так и особенности местности в которой ведется строительство: средняя толщина снежного покрова зимой и значения ветровых нагрузок.
Основные элементы стропильной системы
Система стропил включает в себя следующие основные элементы:
- Ноги стропил, расположенные под уклоном;
- Вертикальные стойки;
- Подкосы (также наклонные);
- Балки для связывания нижних частей стропил, расположенные горизонтально и т.д.
Важно воспринимать систему стропил как комплекс связанных между собой элементов, значение которого нельзя недооценивать.
Выполняя расчет стропильных конструкций, нельзя допускать ни малейшей ошибки, так же как и при проектировании креплений или расположения стропильных ног.
Это связано с тем, что любая малейшая ошибка, закравшаяся в расчет стропильной фермы, ног стропил или другого элемента несущей конструкции может привести к обрушению кровли под действием потока ветра.
Во избежание этого расчеты следует доверять профессионалам, имеющим требуемые знания и навыки и обладающим опытом выполнения подобных расчетов.
На сегодняшний день существует целый ряд таблиц для расчета системы стропил, призванных помочь при самостоятельном проектировании кровли.
Кроме того, для облегчения задачи можно использовать калькулятор расчета стропильной системы, позволяющий свести к минимуму вероятность просчета.
Особенности возведения стропильных систем
Жесткость каркаса кровли обеспечивается креплением стропил между собой. Кроме того, каркас должен быть прочно связан с коробкой строящегося дома во избежание срыва крыши сильными потоками ветра.
Наибольшее распространение при строительстве коттеджей, дачных и жилых загородных домов применяются деревянные системы стропил.
Они отличаются как довольно простым изготовлением, так и несложным монтажом. Кроме того, в случае необходимости деревянные элементы системы стропил достаточно легко обработать, придав им нужную форму с учетом различных недочетов и ошибок при возведении стен дома.
Металлические стропила подогнать на месте значительно сложнее, а конструкции из железобетона практически не поддаются обработке, поэтому оба этих материала используются в строительстве стропильных конструкций зданий довольно большого размера.
В зависимости от того, какой материал используется при строительстве дома, выбирают и опору стропил:
- В случае брусчатых домов стропила опираются на верхние венцы;
- В каркасных деревянных домах точкой опоры ног стропил является верхняя обвязка;
- Опоры стропил кирпичных и каменных домов располагаются на опорных брусьях.
Важно: Основным преимуществом стропильных кровельных конструкций является возможность оборудования практически любой конфигурации чердачного помещения. Главным же недостатком является то, что связи между стропилами во многих случаях препятствуют монтажу вертикальных окон.
Разновидности стропильных систем
В зависимости от используемого материала различают несколько типов стропильных конструкций:
- Деревянные;
- Деревометаллические;
- Железобетонные;
- Металлические.
Важно помнить о том, что при повышении веса материала кровли следует увеличивать мощность системы стропил и понижать расстояние между ними (шаг стропил).
Данное правило прежде всего относится к конструкциям стропильных систем, используемых при возведении кровель, покрытых цементно-песчаным материалом или керамической черепицей. Наибольшей популярностью пользуются металлические и деревянные стропильные конструкции.
Кроме того, стропильные конструкции классифицируют по способу возведения.
Различают два типа конструкций стропильных ферм:
- Наслонные, получившие наиболее широкое распространение;
- Висячие.
Наиболее часто система стропил имеет форму треугольника как геометрической фигуры, обладающей наибольшей жесткостью и экономичностью.
В состав сложных стропильных ферм обычно входят следующие основные конструктивные элементы:
- Ноги стропил (балки) – 1;
- Ригели — 5;
- Подкосы — 3;
- Стойки — 2;
- Затяжки и т.д.
В зависимости от сложности конструкции могут быть использованы и другие элементы системы стропил.
Наслонные стропила являются более распространенными, поскольку их стоимость значительно ниже стоимости висячих стропил при более легкой процедуре монтажа стропильной системы. Кроме того, довольно часто применяется совмещение висячих и наклонных стропил в одной конструкции.
Пример выполнения расчета системы стропил
Приведем пример расчета стропильной системы. При этом важно учитывать, что данный расчет включает в себя целый ряд взаимосвязанных расчетов:
- Первый расчет, основанный на прочности стропил. При этом выполняется проверка, может ли балка стропила сломаться при заданной нагрузке.
- Второй расчет стропильной конструкции оценивает вероятность деформации стропила: рассчитывается нагрузка, которую способны выдержать балки, и насколько они способны прогибаться, не ломаясь.
Важно: при любой конфигурации крыши значение прогиба стропил не должно превышать 1/250 долю общей длины участка.
Конкретный расчет стропильных ног:
- Допустим, что длина стропила составляет 6000 мм.
- Умножив данную величину на 0,004, получим 24 мм, что может показаться довольно небольшим значением. Тем не менее, даже минимальное его превышение приведет к деформации конструкции стропил. Значительное же превышение значения вызовет сильное прогибание кровли.
При расчете деревянных стропил используются два основных показателя конструкции крыши:
- Ее устойчивость и прочность. Значения используемых показателей могут быть найдены в специально составленных таблицах, разработанных специалистами;
- Прогиб крыши. В данном случае требуемые для расчета значения могут быть получен из СНиП «Деревянные конструкции. Нормы проектирования», в который входят, помимо прочего, различные показатели, в том числе и упругость древесины.
Для получения наиболее точного результата необходимо выяснить значение показателя расчетного сопротивления.
Также при выполнении расчетов важно знать значения таких характеристик и параметров, как угол наклона проектируемой кровли и ее различные размеры, а также показатели используемого для монтажа стропильной системы материала.
Пример расчета сечения стропильной ноги с помощью таблиц:
- Допустим, что длина стропильной балки – 300 см;
- В данном случае существуют два варианта сечения доски: высота – 18 см и толщина – 4 см, либо высота – 16 см и толщина – 6 см;
- Сечение балки при этом составит 10х12 сантиметров;
Точно также можно выбрать стандартные значения сечения ног стропил для балок различной длины.
Кроме того, не следует забывать о том, что в настоящий момент в сети Интернет предлагается широкий выбор специальных программ-калькуляторов, призванных облегчить выполнение расчетов различных элементов системы стропил и минимизировать риск ошибки и невнимательности при расчете.
Пользоваться такими программами довольно просто: достаточно ввести требуемые значения и программа выдаст все необходимые результаты расчетов.
Выполняя расчет стропил и различных ее элементов самостоятельно, следует либо советоваться с квалифицированными специалистами, либо использовать предназначенные для этого программы.
Самое главное – помнить, что любая допущенная при расчете неточность может привести к повреждению или обрушению всей кровли построенного дома.