Ни один дом невозможно построить без крыши, и ни одну кровлю невозможно возвести без несущей конструкции. Любое строительство начинается с проектирования и расчетов. Рассмотрим, как выполняется расчет стропил.
Проведение таких расчетов чрезвычайно важно. Недопустимо строить стропильные системы «на глазок» или «приблизительно». Необходимо учесть все нагрузки, которые будут оказывать действие на кровлю. Они делятся на:
- Постоянные. Это собственный вес покрытия, гидроизоляции, обрешетки и прочих составных частей «пирога». Если на крыше планируется установка какого-либо оборудования, то необходимо учесть и его вес.
- Переменные. К этому типу нагрузок относят массу попадающих на кровлю осадков и прочие воздействия, которые не постоянно действуют на кровлю.
- Особые. В сейсмически опасных районах или в местностях, в которых регулярно бывают ураганные ветры необходимо закладывать дополнительный запас прочности.
Как рассчитать вес кровельного пирога?
Прежде всего, нужно подсчитать, сколько будет весить сама кровля дома.
Это необходимый расчет – стропила должны выдерживать эту постоянную нагрузку в течение длительного времени.
Произвести расчет несложно, нужно подсчитать массу одного метра квадратного каждого из слоев «пирога» кровли. Затем вес каждого слоя суммируется, а полученный результат умножается на поправочный коэффициент 1,1.
Пример расчета. Возьмем для примера кровлю, покрытую ондулином. Крыша состоит из следующих слоев:
- Обрешетка крыши, собранная из дощечек толщиной 2,5 см. Вес метра квадратного этого слоя составляет 15 кг.
- Утеплитель (вата минеральная) толщиной10 см, вес квадратного метра утеплителя10 кг.
- Гидроизоляция – полимерно-битумный материал. Вес гидроизоляционного слоя –5 кг.
- Ондулин. Вес квадратного метра этого кровельного материала составляет3 кг.
Складываем полученные значения – 15+10+5+3 =33 кг.
Умножаем на поправочный коэффициент 33×1.1=34,1 кг. Это значение является весом пирога кровли.
В большинстве случаев, при строительстве жилых домов, нагрузка не достигает значения50 кгна метр квадратный.
Совет! Опытные строители рекомендуют опираться именно на эту цифру, хотя она является явно завышенной для большинства кровельных покрытий. Но зато, если через несколько десятилетий хозяева дома захотят поменять кровлю, то им не придется менять все стропила – расчет был произведен с солидным запасом.
Таким образом, нагрузка от веса кровельного «пирога» составляет 50×1,1 = 55 кг/кв. метр
Как произвести расчет снеговых нагрузок?
Снеговая нагрузка – это достаточно серьезное воздействие на конструкции кровли, так как снега на крыше может скопиться достаточно много.
Чтобы подсчитать этот параметр, можно воспользоваться формулой:
S=Sg x µ.
В этой формуле:
- S – это снеговая нагрузка,
- Sg – вес снегового покрова, который покрывает квадратный метр горизонтальной поверхности. Это значение меняется в зависимости от места расположения дома. Найти данный коэффициент можно в снип — стропильные системы.
- µ — это поправочный коэффициент, значение которого зависит от угла наклона кровли. Так для плоских крыш, которые имеет угол наклона 25 градусов и меньше значение коэффициента – 1,0. Для крыш с углом наклона более 25 и менее 60 градусов, коэффициент составляет 0,7. Для крыши, имеющей крутые склоны, снеговые нагрузки можно не учитывать.
Пример расчета. Например, необходимо рассчитать снеговую нагрузку для кровли дома, строящегося в Московской области, причем угол наклона ската составляет 30 градусов.
Московский регион расположен в III снеговом районе, для которого расчетное значение массы снега на квадратный метр горизонтальной поверхности составляет 180 кгс/ кв. м.
180 x 0,7 = 126 кгс/кв. м.
Это расчетная снеговая нагрузка на кровлю.
Как рассчитать ветровые нагрузки?
Чтобы произвести расчет нагрузки на стропила применяется формула:
W = Wo x k
- Wo – это нормативный показатель, который определяется по таблицам, в зависимости от района страны.
- k – это поправочный коэффициент, который позволит определить изменение ветровой нагрузки в зависимости от типа местности и высоты здания.
| Высота дома, измеряемая в метрах | А | Б |
| 20 | 1,25 | 0,85 |
| 10 | 1 | 0,65 |
| 5 | 0,75 | 0,85 |
А – это открытые местности: степи, побережье моря или озера;
Б – местности, равномерно покрытые препятствия, например, городская застройка или лесной массив.
Пример расчета. Рассчитать ветровую нагрузку для дома высотой5 метров, расположенного в лесистой местности в Подмосковье.
Московский регион расположен в I ветровом районе, нормативное значение ветровой нагрузки в этом районе 23 кгс/кв. м.
Поправочный коэффициент в нашем примере составит 0,5
23 x 0,5 = 11,5 кгс/ кв. м.
Это значение ветровой нагрузки.
Как рассчитать сечения стропил и других элементов кровли?
Чтобы произвести расчет длины стропил, требуется знать, какой кровельный материал планируется использовать, а также из чего сделаны чердачные перекрытия (деревянные балки или плиты из железобетона).
Стандартные стропила, которые поступают в продажу, имеют длину 4,5 и6 метров. Но, в случае необходимости, длина стропил может быть изменена.
Сечение бруса, который идет на изготовление стропил, зависит от следующих факторов:
- Длина стропил;
- Шаг установки стропил;
- Расчетные величины нагрузок.
Данные в представленной таблице являются рекомендательными, их нельзя назвать полноценной заменой расчетам. Поэтому расчет фермы стропильной является необходимостью для определения несущей способности кровли. VenusEscort.
Данные таблицы приведены в соответствии с атмосферными нагрузками, характерными для Московского региона.
| Шаг, с которым устанавливаются стропила (см) | Длина стропил (метры) | ||||||
| 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | |
| 215 | 100х150 | 100х175 | 100х200 | 100х200 | 100х250 | 100х250 | — |
| 175 | 75х150 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 | 100х200 | 100х250 |
| 140 | 75х125 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 75х200 | 100х200 | 100х200 |
| 110 | 75х150 | 75х150 | 75х175 | 75х175 | 75х200 | 75х200 | 100х200 |
| 90 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 75х175 | 75х175 | 75х250 | 75х200 |
| 60 | 40х150 | 40х175 | 50х150 | 50х150 | 50х175 | 50х200 | 50х200 |
Сечения бруса для изготовления других элементов кровли:
- Мауэрлат – 100х100, 100х150, 150х150;
- Для ендов и изготовления диагональных ног – 100х200;
- Прогоны – 100х100, 100х150, 100х200;
- Затяжки — 50х150;
- Ригели – 100х150,100х200;
- Подкосы – 100х100, 150х150;
- Доски подшивочные – 25х100.
Определившись с сечением и длиной, а также с шагом расположения стропил, несложно произвести расчет количества стропил, ориентируясь на длину стен дома.
При проектировании, помимо расчета на прочность, конструктор должен выполнить расчет на прогиб.
То есть, нужно не просто гарантировать, что стропила не сломаются под оказываемой нагрузкой, но и выяснить, насколько балки могут прогибаться.
К примеру, расчет деревянной стропильной фермы для строительства мансардной крыши должен быть выполнен так, чтобы величина прогиба не превышала 1/250 часть от длины участка, на который оказано давление.
Таким образом, если использованы стропила длиной5 метров, то максимальный допустимый прогиб может достигать20 мм. Данная величина кажется совсем незначительной, однако при ее превышении, деформация кровли будет заметна визуально.
Требования к качеству материала
Если осуществляется расчет деревянных стропил, то помимо таких параметров, как длина и сечение, нужно учитывать и качество строительного материала.
Стропила для крыши своими руками изготавливают из древесины лиственных и хвойных пород.
Основные требования к материалу изложены в ГОСТ 2695-83 и ГОСТ 8486-86. Среди них:
- Допускает наличие сучков в количестве не более трех на метровый участок, размер сучков не должен превышать30 мм.
- Допускается наличие несквозных трещин, не превышающих ½ длины;
- Влажность пиломатериала не должна быть выше 18% при измерении влагометром.
При приобретении материала, из которого планируется монтировать стропильные системы – снип предписывает проведение проверки документа о качестве, в котором указаны:
- Данные о производителе;
- Номер стандарта и название изделия;
- Размер изделия, влажность и использованная порода древесины;
- Количество отдельных элементов в упаковке;
- Дата выпуска данной партии.
Поскольку дерево материал натуральный, оно требует проведение предмонтажной подготовки. Эта подготовка планируется на стадии, когда проектируется стропильная система – снип предусматривает проведение защитных и конструктивных мероприятий.
К защитным мероприятиям относят:
- Обработку древесины антисептиками для предотвращения преждевременного загнивания;
- Обработку древесины антипиреновыми пропитками для защиты от возгорания;
- Обработку биозащитными составами для защиты от насекомых-вредителей
К конструктивным мероприятиям можно отнести:
- Установка гидроизоляционных прокладок в месте соприкосновения кирпича и деревянных конструкций;
- Создание гидроизоляционного слоя под кровельным материалом и пароизоляционного – со стороны помещений перед слоем утеплителя;
- Оборудование вентиляции подкровельного пространства.
При соблюдении все требований технологии стропильная система деревянного дома приобретет более высокие прочностные качества, и конструкция крыши прослужит долго, не требуя проведения ремонта.
Программы для проектирования и расчета стропильных систем
Как видно из вышесказанного, произвести расчет строительных систем крыш довольно сложно. Нужно обладать достаточным запасом теоретических знаний, обладать навыками рисования и черчения. Естественно, что далеко не каждый человек обладает такими профессиональными навыками.
К счастью, сегодня задача проектирования значительно облегчена, поскольку имеются очень удобные компьютерные программы позволяющие разрабатывать проекты различных строительных элементов.
Конечно, некоторые программы рассчитаны на профессионалов (например, Автокад, 3D Max и пр.). Неопытному человеку достаточно сложно разобраться с этим софтом.
Но существуют и более простые варианты. Например, в программе Аркон очень просто можно создавать разнообразные эскизные проекты, чтобы наглядно посмотреть, как будет выглядеть та или иная крыша.
Есть там и удобный калькулятор для расчета стропил, который позволяет эффективно и быстро произвести расчеты. Программа Аркон прекрасно подходит для профессионалов, но может быть использована и частными пользователями.
В сети можно найти и калькулятор расчета стропил, работающий в режиме онлайн. Однако произведенные на нем расчеты – это исключительно рекомендательные величины и не могут заменить разработки полноценного проекта.
Выводы
Выполнение расчетов при проектировании – важный этап создания крыши. Его выполнение необходимо поручать профессионалам. Но предварительные расчеты можно провести и самостоятельно, это поможет лучше разобраться в готовом проекте.