Расчет стропил — что следует учитывать?
Естественно, что каждый дом нуждается в прочной и надежной крыше. А крыша состоит из стропильной системы и кровельного пирога. Стропильная система является основой для устройства кровли и должна отвечать определенным требованиям. Поэтому перед тем, как строить дом, делается его полный проект, где расчет стропил занимает далеко не последнее место.
Какие нагрузки действуют на крышу здания?
Чтобы правильно произвести расчет всех элементов стропильной системы, требуется подсчитать нагрузки, которые будут действовать на кровлю.
Все нагрузки подразделяются на постоянные и переменные.
К постоянным относятся:
- вес элементов стропильной системы;
- вес кровельного покрытия;
- вес паро- и гидроизоляции;
- вес обрешетки и контробрешетки;
- вес отделочного материала потолка мансарды;
- вес кровельных ограждений, снегозадержателей, инженерных систем вентиляции и дымоудаления и прочего постоянно установленного оборудования.
Переменные нагрузки действуют на кровлю непостоянно и включают в себя:
- массу снежного покрова в данном регионе;
- ветровую нагрузку;
- вес людей, обслуживающих кровлю.
Переменные нагрузки для крыши
Кроме этих двух групп нагрузок, в районах сейсмически неустойчивых или подверженных другим природным катаклизмам при проектировании дома закладывается дополнительный запас прочности в расчеты всех несущих конструкций дома.
При расчете учитываются максимальные значения веса конструкций и материалов, а также людей , обслуживающих кровлю с инструментом и необходимым оборудованием.
Расчет нагрузок производится на один квадратный метр кровли. Для этого нужно знать удельный вес каждого материала, который используется для устройства крыши и кровли.
Если для строительства дома используются деревянные стропила - расчет производится в зависимости от веса выбранной древесины.
На определение размеров и сечения стропил оказывает большое влияние угол наклона скатов, размеры самого дома. На этом этапе определяется тип стропильной системы, поскольку для наслонных и висячих стропил расчет будет производиться по-разному.
Расчет снеговой нагрузки на крышу
Наша страна поделена на снеговые районы, где вес снежного покрова составляет от 80 до 560 кг на один квадратный метр. Для точного определения существует специальная таблица.
Деление территории России по величине снеговой нагрузки
При определении нагрузки от снежного покрова пользуются формулой:
S=Sg*µ
где Sg – это вес снега на один квадратный метр горизонтальной поверхности,
µ — это коэффициент, позволяющий рассчитать снеговую нагрузку применительно к наклонной поверхности.
- Если уклон кровли составляет менее 25 градусов значение µ принимается равным 1(единице).
- При уклоне кровли 25-60 градусов, коэффициент будет равняться 0,7.
- Если уклон крыши больше 60 градусов, снеговая нагрузка в расчет стропильной системы не принимается.
Ветровые нагрузки
При расчете нагрузки на стропила от ветра учитывается район строительства. Точно так же, как и при расчете снеговых нагрузок, имеется карта ветров, где все пространство России поделено на районы.
На расчет оказывает влияние:
- высота строящегося здания,
- место строительства – открытое пространство, лес, близлежащие озера и реки, городские застройки и прочие помехи, высота которых больше 10 метров,
- учитываются преобладающие ветра.
Для качественного расчета стропильной системы лучше воспользоваться услугами специалистов.
Карта ветров России
Расчет веса кровли
Вес кровельного пирога рассчитывается сложением всех его составляющих.
Если неизвестна величина удельного веса, то берется общий вес каждого материала, необходимого для покрытия всей кровли и делится на общую площадь.
Так получается значение веса одного квадратного метра. После этого вес одного метра квадратного умножается на поправочный коэффициент -1,1.
Если расчет сложно произвести самостоятельно, можно воспользоваться калькулятором расчета стропил, который есть на многих сайтах в интернете.
Можно рассмотреть на примере, как рассчитать вес кровли.
Допустим, что в качестве кровельного покрытия используется асбестоцементные листы:
- вес 1 кв. м. обрешетки из сосны – 15 кг;
- вес утеплителя (минеральная вата) 1 кв. м. -10 кг;
- гидроизоляция (полимерно-битумная) -5 кг;
- вес листа шифера -20 кг.
Вес пароизоляционной пленки не учитывается по причине её легкости.
Сложив все значения, получим цифру 50 кг. Умножаем на поправочный коэффициент и получаем вес одного квадратного метра кровли -55 кг.
Значение может существенно изменяться в зависимости от выбранного кровельного покрытия. Ведь вес, например, глиняной черепицы в 4-5 раз превосходит вес профлиста.
Вес кровельных материалов
Качество строительных материалов для кровли
Стропильные системы на частных домах обычно возводятся из древесины хвойных пород – сосна, лиственница, ель. При выборе пиломатериала следует обращать внимание на его внешний вид.
Согласно СНиП — стропильные системы, древесина не должна содержать:
- больше трех сучков диаметром более 3см на один погонный метр,
- сквозных трещин,
- свилеватости и синевы.
Влажность древесины должна быть не более 22%, что можно проверить влагометром.
Перед тем как монтировать стропильную систему, древесина должна пройти обработку антипиренами и антисептиками, чтобы исключить её загнивание и возгорание. Кроме этого, делается обработка дерева против жуков – короедов и прочих насекомых биологическими составами.
Расчет стропил
Длина стропил, в первую очередь, зависит от выбранного типа крыши.
Расчет фермы стропильной будет основываться:
- на ширине дома,
- виде стропил – висячих или наслонных.
Как правило, стропила устанавливаются поперек длиной стороны здания. Поэтому редко перекрывают пролеты больше 6 метров. Если же таковое случается, то стропила удлиняются и делается система стоек, подкосов, и прочих опорных элементов.
Так, например, при строительстве вальмовой крыши самыми длинными будут диагональные стропила, которые часто опираются на шпренгельные фермы.
Шаг стропил рассчитывается с учетом нагрузок, о которых мы рассказали выше.
Как правило, шаг стропильных ног делается равным 1 метру, но не менее 0,6м.
Чтобы узнать шаг стропил, следует измерить длину ската по карнизу.
Например, длина ската составляет 16 м. Предположительный шаг стропил принимаем 0,8м. 16:0,8=20. Далее к 20 добавляем 1 и получаем 21.
Мы сделали расчет количества стропил, в результате которого определили, что для ската длиной 16 метров нужно выставить 21 стропило.
Теперь длину ската — 16м:21=0,76. Получили расстояние между осями стропил. Округляем в большую сторону и получаем шаг стропил =0,8м.
Расчет длины стропил производится, согласно законам геометрии из школьного курса.
Зная угол наклона ската и ширину дома, можно вычислить длину стропильной ноги.
В данном случае она является гипотенузой относительно половины ширины дома и высоты крыши до конька.
И уже от длины стропил выбирается материал, из которого они будут изготавливаться.
Обычно, в частном домостроительстве для стропил используют доски толщиной 4-5мм и шириной 150-200мм. При недостаточной длине пиломатериала стропильные ноги делают срощенными или составными.
Для грамотного расчета деревянной стропильной фермы, чтобы впоследствии не пришлось вкладывать деньги в ремонт, лучше обратиться к инженерам – проектировщикам. Это особенно важно, если планируется жилая мансарда, а кровельный материал выбирается не из самых легких.
Самостоятельно сделать инженерные расчеты вряд ли по силам простому обывателю, а онлайн калькуляторы дают предварительный расчет. Сюда нельзя заложить те параметры, которые могут быть на самом деле. Да и не всегда форма крыши и её размеры может быть обсчитана такой программой.