Как рассчитать нагрузки на стропильную конструкцию

Городские жители часто имеют желание жить в своем доме. Если вы решили этот дом построить, при подготовке его технического проекта не забудьте предварительно произвести расчет стропил, который определяет параметры всех несущих конструкций. Благодаря предварительному расчету вы избежите ошибок в конструкции и после постройки сможете спокойно жить в своем доме, не беспокоясь о его целостности.

Пример стропильной системы

Стропильная система крыши — это важнейший и самый важный элемент конструкции крыши, который обеспечивает ее устойчивость и прочность.

На основе каких факторов нужно производить расчет

Чтобы расчет стропильной системы производился правильно, нужно определить интенсивность нагрузок на крышу. Такие нагрузки делятся на несколько типов:

Конструкция стропильной системы

Конструкция стропильной системы. Для того, чтобы каркас был прочным деревянные стропильные ноги прочно опираются на наружные стены через — мауэрлат (продольный брус).

  1. Постоянного характера. Это нагрузка, которая постоянно будет воздействовать на стропильную систему, к ней относится собственный вес кровли, обрешетки, гидроизоляции и пароизоляции, утеплителя и других элементов, которые образуют неизменную величину со стабильным фиксированным весом.
  2. Переменные. Это нагрузки, определяющиеся климатическими факторами: ветром и его интенсивностью, количеством снега и других осадков. Они воздействуют на стропильный брус только временами.
  3. Особые. В этом виде нагрузок учитывают экстремальные проявления климатических факторов или их повышенную интенсивность. Этот вид нагрузок обязательно нужно учитывать на территориях, где вероятны сейсмическая активность, ураганы или штормовой ветер.

Учесть все эти факторы одновременно, особенно если вы делаете это в первый раз, достаточно тяжело. Ведь нужно не только учесть нагрузки, но также вес и прочность, которые имеет стропильный брус, способ крепления досок между собой, другие величины. Многие думают, что эту работу может облегчить программа расчета стропил, однако это не совсем так. Подобные программы оперируют уже высчитанными данными по нагрузкам, которые придется выдержать стропильной системе. Поэтому, проведя самостоятельный расчет, вы прочувствуете все конструктивные особенности крыши, которую будете возводить.

Расчет постоянных нагрузок

Схемы нормативных снеговых нагрузок

Схемы нормативных снеговых нагрузок. Если уклон крыши больше 60 градусов, снеговая нагрузка в расчет стропильной системы не принимается.

Прежде чем определить, какой будет длина стропил, нужно понять, на что ориентироваться. Поэтому правильно начинать с простого, то есть с определения веса самой конструкции кровли. Для этого вы должны просчитать, каким будет вес одного кв. м каждого слоя. Сначала нужно изучить технические характеристики материала, который должен быть, обычно там указывается необходимая величина. После того как все данные получены, складываете все величины между собой и увеличиваете результат на 10 %, тем самым задавая запас прочности стропильной системе. Лучше подбирать материалы так, чтобы на один кв. м площади крыши не приходилось более 50 кг веса.

Расчет снеговой нагрузки

Чтобы предпринять дальнейший расчет стропил, следует перейти к просчетам переменных нагрузок, а конкретно – снеговой, так как многие местности испытывают длительное влияние снежных зим. И тяжесть снега, воздействующего на крышу, не должна сломать брус, использованный в качестве стропильной ноги.

Рассчитывается этот вид нагрузки по формуле: вес снега на 1 кв.м × корректирующий коэффициент = полная снеговая нагрузка. Первая величина является усредненным значением и меняется в зависимости от регионального расположения дома. Корректирующий коэффициент необходимо взять из СНиП 2.01.07-85. Этот результат стоит тоже увеличить на 10 %, тем самым создав запас прочности.

Расчет ветровой нагрузки

Схема ветровых нагрузок

Схема ветровых нагрузок. Они зависят от района, где стоит дом.

Данный показатель очень важен для наклонных конструкций, которыми являются скаты крыши. При малых углах наклона возникает опасность разрушения кровли, а при больших – очень велико давление ветра по всей поверхности ската, так что высоту кровли нужно продумывать как можно тщательнее. Формула расчета выглядит так: показатель региона × коэффициент = ветровая нагрузка. Для определения показателя региона существует таблица значений, коэффициент изменяется в зависимости от высоты дома и местности вокруг (лес, степь, высотные дома). Узнать точные значения этих двух величин можно в том же СНиПе, так как они должны быть подходящими для вашего проекта.

Принцип расчета

Расчет нагрузок на стропильные системы

Расчет нагрузок на стропильные системы. Расчет стропильной конструкции и расположение элементов осуществляется путем разработки планов, схем кровли.

Задавшись целью правильно посчитать длину стропильной ноги, осознайте, что почти вся крыша – это система треугольников, независимо от конфигурации ферм. Поэтому определить длину досок, необходимых для конструкции, не составит особого труда. Какого сечения выбрать брус или количество ног – другое дело. Ориентиром для правильности этих расчетов может стать таблица стандартов, где можно увидеть соответствие между длиной, сечением и шагом установки ног.

Например, сечение стропил для скатной крыши может варьироваться от 40*150 мм до 100*250 мм. Чем реже шаг установки, тем больше длина стропильной ноги, значит, суммарная нагрузка на нее возрастает, как следствие – сечение стропил должно быть больше. Значение в этих расчетах имеет все: из какого дерева брус вы используете, как была просушена древесина, где находится строение, каким нагрузкам будет подвергаться. Не пренебрегайте никакими факторами. Подробный пример расчета стропил можно найти в СНиПах по проектированию строений.

http://youtu.be/GVOmmopI_l4

Какому алгоритму действий следовать

Таблица весов кровельных материалов

Таблица весов кровельных материалов. Значение нагрузок на стропильные системы может существенно изменяться в зависимости от выбранного кровельного покрытия.

  1. Определить длину стропил. Для этого используют теорему Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Высоту (первый катет) вы задаете самостоятельно в зависимости от проекта, а второй катет – это ширина вашего дома. Однако учитывайте, что стропильные ноги должны выступать за стены минимум на 60 см. Для строительства чаще всего используется деревянный брус, поэтому чтобы правильно все рассчитать, нужно сразу определиться с видом древесины, которую будете использовать. От этого зависит собственный вес конструкции и нагрузки, которые она сможет выдержать. Если по проекту стропильные ноги будут более 6 м, то брус нужно сращивать, тем самым получая нужную длину. Если такой момент имеет место, то это тоже должно найти отражение в расчетах: брус нужно взять большего сечения, уменьшить шаг между стропилами, расчет которых вы производите.
  2. Рассчитать толщину бруса и досок. Толщина бруса зависит от многих факторов, но в основном от того, какой будет нагрузка. Определяется толщина чаще всего по сводным таблицам. Можно было бы сказать, что чем больше толщина стропильной ноги, тем лучше, но нужно учитывать, что и вес конструкции от этого значительно увеличится.
  3. Определить расстояние между стропилами. Для жилых домов этот показатель должен быть от 0,6 м до 1 м. Величина изменяется в зависимости от планируемой нагрузки на кровлю, выбора материалов и даже того, какого сечения будет использоваться брус. Чем большим нагрузкам будет подвергаться конструкция, тем меньше будет шаг. Количество стропил рассчитывается таким образом: длину ската делят на выбранное значение шага, потом прибавляют единицу и округляют в большую сторону. Это число и есть количество ног для одной стороны ската.
  4. Рассчитать пролеты стропильной системы. После этих расчетов вы окончательно определитесь в конструкции крыши.
  5. Выбор типа стропильной фермы. Совокупность различных элементов крыши называют фермами, они бывают: W-образными, М-образными, Е-образными, мансардного типа. Количество конфигураций огромно. В итоге получается жесткая конструкция – скелет крыши. Продумывайте все конструкции таким образом, чтобы система стропильных и подстропильных ферм увеличивала запас прочности при нагрузке на крышу. Тогда стропильной системе ничего не будет угрожать.
  6. Анализ несущей способности фундамента и стен. Проводится для окончательного утверждения всех конструкций здания.
  7. Анализ необходимости таких элементов стропильной системы, как раскосы и затяжки. Возможно, вы решите увеличить стабильность конструкции за счет этих элементов.

http://youtu.be/fOlIW8FXVP8