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
Кровельный онлайн калькулятор принято считать хорошим инструментом для определения основных параметров будущей крыши. Но профессиональные строители рекомендуют использовать его только для приблизительной оценки количества и стоимости стройматериалов. Также калькулятор может стать незаменимым инструментом для сравнения затратности различных технологий.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
| Район | I | II | III | IV | V |
| S g кг/м 2 | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 |
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).
| Условные обозначения | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 |
| J | 1359 | 1828 | 2409 | 3118 | 3974 | 4995 | 6201 |
| W | 211 | 263 | 324 | 393 | 471 | 559 | 658 |
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.
| Условные обозначения | ||||||||
| 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | ||
| 1829 | 2058 | 2287 | 2515 | 2744 | 2973 | 3201 | ||
| 261 | 294 | 327 | 359 | 392 | 425 | 457 | ||
| 2250 | 2531 | 2812 | 3094 | 3375 | 3656 | 3937 | ||
| 300 | 337 | 375 | 412 | 450 | 487 | 525 | ||
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.
Для начала расчета двухскатной кровли, укажите масштаб чертежей.
Выберите необходимый вариант крыши: 1 – простая двухскатная крыша, 2 – кровля с примыкающим элементом (т.н. слуховое окно). Учтите, второй вариант в реализации сложнее и дороже первого, а место сочленения (т.н. ендова) это потенциально опасное место для возникновения протечек, которое требует особого внимания при монтаже.
Значения размеров заполняйте в миллиметрах (мм):
Y – Высота кровли, расстояние от перекрытия чердака до конька. Влияет на величину угла наклона крыши. Если планируется обустройство нежилого чердака, следует выбирать небольшую высоту (потребуется меньше материала для стропил, гидроизоляции и кровли), но достаточную для проведения ревизии и обслуживания (не менее 1500 мм). При необходимости оборудования жилого помещения под сводом крыши, для определения ее высоты необходимо ориентироваться на рост самого высокого члена семьи плюс 400-500 мм (примерно 1900-2500 мм). В любом случае нужно также учитывать требования СП 20.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*). Следует помнить, что на крыше с небольшим углом наклона (маленькой высотой) могут задерживаться осадки, что негативно влияет на ее герметичность и долговечность. Однако, высокая крыша становится более уязвима к порывам сильного ветра. Оптимальный угол наклона находится в пределах 30-45 градусов.
X – Ширина здания.
C – Размер свеса. Свес защищает стены и фундамент дома от атмосферных осадков. Для одно- и двухэтажных домов с системой водоотвода минимальный размер C – 400 мм (согласно СНиП II-26-76*), без организации наружного стока воды не меньше 600 мм. Оптимальная величина свеса равна примерно 500 мм. Учитывайте особенности климата Вашего региона согласно СП 131.13330.2012 «Строительная климатология» (Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*).
B – Длина крыши, с учетом свесов за пределы фронтонов.
Если Вы выбрали вариант кровли №2 (со слуховым окном), введите также следующие значения:
Y2 – Высота примыкающего треугольного элемента;
X2 – Ширина основания;
C2 – Выступ, т.е. расстояние от основания до края свеса.
Стройматериалы кровли:
S1 – Ширина стропила.
S2 – Толщина стропила.
С3 – Шаг стропил, т.е. расстояние между соседними стропилинами.
S1 и S2 – важные параметры определяющие надежность всей стропильной системы. Сечение стропила (ширины S1 и толщины S2 ) зависит от действующих на него нагрузок. Собственный вес стропильной системы, обрешетки, кровельного пирога – это постоянные нагрузки; временные – снеговые, ветровые; особые – сейсмические воздействия, промышленные взрывы). Также на выбор ширины и толщины стропила влияет качество и вид используемого материала (доска, брус, клееный брус), длины стропильной ноги, расстояния между стропилами. Примерное сечение бруса и шага стропил (С3 ) для разной длины приведено в таблице.
| Длина стропилины, мм | Шаг стропил, мм | Сечение стропила, мм |
| До 3000 | 1200 | 80х100 |
| До 3000 | 1800 | 90х100 |
| До 4000 | 1000 | 80х160 |
| До 4000 | 1400 | 80х180 |
| До 4000 | 1800 | 90х180 |
| До 6000 | 1000 | 80х200 |
| До 6000 | 1400 | 100х200 |
При выборе сечения стропил обязательно учитывать рекомендации СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» », СНиП II-26-76* «Кровли» и устанавливать расчетом на нагрузки несущую способность в соответствии СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».
С4 – Выпуск крыши (свес) со стороны фронтонов. Оптимальное значение С4 примерно 500 мм.
O1 , O2 – ширина и толщина доски обрешетки набиваемой на стропила. Согласно СНиП II-26-76* «Кровли» обрешётка выполняется из брусков с минимальным сечением 30×50 мм.
R – Расстояние между досками обрешетки зависит от применяемого кровельного материала (например шага волны черепицы). Значение величины R рекомендовано СНиП II-26-76* «Кровли». В частности основанием под кровлю из асбестоцементных волнистых листов – шифера гражданских зданий с чердаком должна быть обрешетка из рядовых брусков сечением 60х60 мм. Для обеспечения плотной продольной нахлестки все нечетные бруски обрешетки должны иметь высоту 60 мм, а четные 63 мм. Шаг брусков обрешетки должен составлять не более 750 мм. Для брусков обрешетки применяют древесину хвойных пород в соответствии с требованиями СНиП II-25-80 “Деревянные конструкции”.
L1 и L2 – Длина и соответственно Ширина листа кровельного материала, зависит от его вида и особенностей производства. Обращайте внимание на соответствие заявленных производителем параметров регламентирующим документам (например, ГОСТ 30340-95 для шифера, ГОСТ Р 56688-2015 для керамической черепицы, ГОСТ 24045-2010 – профнастил).
Ориентировочные значения длины и ширины кровельных материалов, для двухскатной крыши, приведены в таблице.
| Вид кровельного материала | Высота L1 , мм | Ширина L2 , мм |
| Профнастил | 1000-1400 | 800-1200 |
| Шифер (ГОСТ 30340-95) | 1750 | 980, 1125, 1130 |
| Керамическая черепица | 310, 333, 347 | 190,190, 208 |
| Битумная черепица | 1000 | 317 |
| Металлочерепица | 1120, 1180 | 1040, 1100 |
| Рубероид | 1000 | 750, 1005, 1025 |
| Еврошифер (Ондулин) | 2000 | 950 |
| Оцинкованая сталь | 720-1800 | 2000, 2500 |
| Кровельное железо | 510-1000 | 710-2000 |
L3 – Нахлест листа кровли в процентах. Значение нахлеста зависит от вида кровельного материала, угла наклона крыши и регламентированы СП 17.13330.2011 «Кровли» (Актуализированная редакция СНиП II-26-76). Необходимый нахлест кровельного материала часто указывается производителем на упаковке.
Калькулятор позволяет рассчитать размеры двухскатной кровли: длину и ширину полотна крыши для каждого ската, и площадь крыши. Необходимую длину и количество стропил и обрешетки для постройки стропильной системы двускатной крыши. Объем пиломатериалов для изготовления стропил и обрешетки. Количество рядов досок обрешетки. Также калькулятор выполнит расчет фронтона и высоты конька двухскатной крыши. Подсчитать нужное для двухскатной крыши количество кровельного и подкровельного изоляционного материала (необходим для обеспечения пароизоляции, защиты утеплителя и кровельного материала от конденсата, рассчитывается с учетом 10 % нахлеста). Обладая такими данными, Вы сможете узнать цену постройки двускатной крыши, более точно определите объем нужного материала. Обратите внимание, чем качественнее материалы для стропил, обрешетки вы сможете заказать, тем ниже будут Ваши расходы на крышу (меньшее количество отбракованной древесины). Также желательно проконсультироваться у квалифицированного кровельщика (особенно если выбрали второй вариант крыши с примыкающим элементом), лучше не допустить ошибку, чем ее потом исправлять.
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
- Простота проектирования
.
Расчёт несущей способности и необходимых материалов для устройства такой кровли достаточно прост, так как вариантов типов и размеров несущих конструкций немного; - Простота монтажа
.
Двускатная кровля не имеет сложных конструктивных элементов. Малое количество типоразмеров позволяет быстрее установить все элементы кровли; - 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; - 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:
- Симметричная
.
Надёжна, устойчива, проста в исполнении, в основе лежит равнобедренный треугольник; - Несимметричная
.
Конёк располагается не по центру, скаты кровли имеют разные уклоны; - Ломаная симметричная
.
Скаты кровли имеют излом. Значительно увеличивает высоту помещения; - 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:
- подшивка (если она есть, чаще всего выполняется из гипсокартона);
- 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;
- утеплитель (если он есть) . Плотность утеплителя должна быть указана производителем, её необходимо умножить на толщину;
- 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;
- 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:
- находим нагрузку на 1 погонный метр стропила.
q = (1.1*масса 1 м.кв. кровли*cosα + 1.4*нормативная снеговая нагрузка* cosα2)* шаг стропил; - находим W
.
W = q*1,25*полёт стропил/130; - 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:
- оконные проёмы во фронтонах;
- слуховые окна;
- 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.
- 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; - Цементно-песчаная черепица.
Обладает практически всеми характеристиками керамической, но стоит чуть меньше; - 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; - 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. - 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:
- 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. - 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. - 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:
- укладка мауэрлата;
- установка ригеля (если он есть);
- раскладка стропил;
- утепление (если есть);
- обрешётка;
- 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:
- с помощью специального крепежа, металлической «салазки»;
- с помощью крепёжной пластины;
- 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.
-> Расчёт стропильной системыОсновным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.
Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.
На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .
Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.
Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.
I. Нагрузки, действующие на крышу.
1. Снеговые нагрузки.
2. Ветровые нагрузки.
На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:
3. Вес кровли.
4. Вес чернового настила и обрешётки.
5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).
6. Вес самой стропильной системы.
Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.
1. Снеговые нагрузки.
Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:
Где,
S
- искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ
- коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.
Примерно определить угол уклона крыши α
можно по результату деления высоты Н
на половину пролёта - L
.
Результаты сведены в таблицу:
Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;
если α больше или равно 60°, µ = 0 ;
если 30° вычисляем по формуле:
µ = 0,033·(60-α);
Sg
- нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1
обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»
Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg
определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).
Например,
Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².
Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg
- нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²
Определяем угол уклона крыши α
.
Для этого высоту крыши (H)
разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.
Так как 30° , расчёт µ
произведём по формуле µ = 0,033·(60-α)
.
Подставляя значение α=36°
, находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79
Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;
максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².
2. Ветровые нагрузки.
Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.
Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.
Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:
Где,
Wo
- нормативное значение ветрового давления.
K
- коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C
- аэродинамический коэффициент.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.
C
- аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8
(крыша поднимается) до плюс 0,8
(ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C
принимаем равным 0,8.
При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.
Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!
Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²
Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0
Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8
нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².
Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²
3. Вес кровли.
Различные виды кровли имеют следующий вес:
1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;
4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.
Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;
При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.
А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.
В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.
Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.
Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м²
) и самого лёгкого
(Металлочерепица 5 кг/м²
) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.
Цементно-песчаная черепица:
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Итого - 303 кг/м²
Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²
Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.
Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!
Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!
II. Расчёт стропильной системы.
Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.
Где
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
A
- расстояние между стропилами (шаг стропил) - м
,
Q
- суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м²
.
2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.
3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.
При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.
| Толщина доски - ширина сечения (В) | Ширина доски - высота сечения (Н) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | |||||
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | ||||
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | ||
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 | |
| 125 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||
| 150 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | ||||
| 175 | 175 | 200 | 225 | 250 | |||||
| 200 | 200 | 225 | 250 | ||||||
| 250 | 250 |
А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.
Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:
H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α
H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.
H
- высота сечения см
,
B
- ширина сечения см
,
Rизг
- сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг
равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt
- квадратный корень
Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.
Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.
Это условие выполняется при верности следующего неравенства:
3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1
Где,
Qr
- распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м
,
Lmax
- рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м
,
B
- ширина сечения см
,
H
- высота сечения см
,
Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .
Условие:
Угол уклона крыши α = 36°
;
Шаг стропил A= 0,8 м
;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м
;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см²
);
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м²
).
Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;
2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.
Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг)
, так как уклон крыши α > 30°
:
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;
Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.
Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.
