Расчет диагональной стропильной ноги пример

Расчет диагональной стропильной ноги пример

Пример расчета стропильной системы, с работающими на сжатие с изгибом стропилами

Дано: расчетная нагрузка на стропильную ногу (рис. 38.1) составляет 317 кг/м (3,17 кг/см), нормативная — 235 кг/м; длина пролета (в горизонтальной проекции) равна L = 4 м. Крепление ригеля к стропильной ноге произведем гвоздями, расчетное сопротивление древесины второго сорта изгибу и сжатию составит R изг = 130 кг/см², R сж = 130 кг/см². Угол наклона скатов α=45°, Высота установки ригеля 1,5 м от конька, что в горизонтальной проекции дает размеры L 1 = 2,5 м; L 2 = 1,5 м.

1. Рассчитываем величину максимального изгибающего момента без учета работы ригеля:

М max = qL²/8 = 317×4²/8 = 634 кг×м = 63400 кг×см

Рассчитываем величину максимального изгибающего момента с учетом работы ригеля:

М = -q(L³ 1 +L³ 2 )/8L = -317×(2,5³+1,5³)/8×4 = -189 кг×м

2. Находим сжимающее усилие без учета работы сжатого ригеля, действующее вдоль оси стропильной ноги. Оно рассчитывается делением значения опорной реакции на синус угла наклона:

S = (qL/2)/sinα = (317×4/2)/sin45° = (317×4/2)/0,707 = 897 кг

Находим сжимающее усилие с учетом работы ригеля, действующее вдоль оси стропильной ноги. Сначала определяем вертикальную составляющую в месте присоединения ригеля к стропилине:

Р = qL/2 + ML/L 1 L 2 = 317×4/2 — 189×4/2,5×1,5 = 433 кг

затем сжимающее усилие:

S = Р/sinα = 433/sin45° = 433/0,707 = 612 кг

Таким образом, мы получили два значения максимальных изгибающих моментов и два значения сжимающих усилий возникающих в стропильной ноге при различных видах загружения: равномерно распределенного на обоих скатах и равномерно распределенного только на одном скате крыши. К дальнейшему расчету сечения стропильной ноги принимаем максимальные значения момента изгиба равного 634 кг×м и сжимающего усилия — 897 кг.

3. Произвольно задаем сечение стропила, например, это будет доска 50×150 мм (5×15 см).

Находим момент сопротивления изгибу сечения стропильной ноги:

W = bh²/6 = 5×15²/6 = 188 см³

4. Находим внутреннее напряжение, возникающее в стропильной ноге от действия изгибающих и сжимающих сил σ. Подставляем все рассчитанные величины в формулу (6) и сравниваем с расчетным сопротивлением древесины сжатию R сж = 130 кг/см²:

σ = S/F + M/W = 897/(5×15) + 63400/188 = 350 кг/см²

Как видим, внутреннее напряжение σ = 350 кг/см² больше расчетного сопротивления древесины сжатию Rсж = 130 кг/см², значит с выбором сечения доски не угадали. Заменим доску на брус сечением 10×17,5 см (или на две спаренные доски 50×175 мм) и пересчитаем момент сопротивления изгибу:

W = bh²/6 = 10×17,5²/6 = 510 см³

Опять подставляем все рассчитанные величины в формулу (6) и сравниваем с расчетным сопротивлением древесины сжатию R сж = 130 кг/см²:

σ = S/F + M/W = 897/(10×17,5) + 63400/510 = 129,4 кг/см²

Внутреннее напряжение σ = 129,4 кг/см² меньше расчетного сопротивления древесины сжатию R сж = 130 кг/см², значит сечение 10×17,5 см проходит по расчету на прочность.

5. Проверяем полученное сечение стропил на прогиб в пролете L = 4 м = 400 см.

Сначала находим момент инерции выбранного сечения стропильной ноги:

I = bh³/12 = 10×17,5³/12 = 4466 см 4

Затем находим нормативный прогиб:

f нор = L/200 = 400/200 = 2 см

Рассчитываем прогиб от действия нормативной нагрузки на данном пролете:

f = 5q н L 4 /384EI = 5×2,35×400 4 /384×100000×4466 = 1,8 см

Расчетный прогиб стропила 1,8 см получился меньше нормативного 2 см, значит, выбранное сечение стропила 100×175 мм удовлетворяет требованиям прочности и жесткости.

6. Рассчитываем сжимающие усилие, действующее на ригель:

H риг = P tg α = 433×tg45° = 433×1 = 433 кг

Подбираем площадь сечения ригеля такой, чтобы она держала сжимающее усилие:

F риг = H риг /R сж = 433/130 = 3,4 см²

Площадь ригеля получилась ничтожно малой, примем его сечение конструктивно, например, из доски 50×100 мм и рассчитаем количество гвоздей требуемых для его закрепления. Применим гвозди длиной 150 и диаметром 5 мм. Очевидно, что в соединении доски толщиной 5 см к брусу толщиной 10 см гвоздями длиной 15 см на срез будет работать только та часть гвоздя, которая находится в доске (а = 5 см). Тогда несущая способность одного гвоздя будет рассчитываться по формуле:

Т гв = 80d гв ×а = 80×0,5×5 = 200 кг, но не более Т гв = 400d² гв = 400×0,5²=100 кг

Для удерживания ригеля, на который действует сила 433 кг необходимо 433/100=5 гвоздей.

7. Посчитаем распор, действующий на стены от низа стропильной ноги. Он находится по формуле H = S cos α. У нас два значения сжимающего усилия: с учетом работы ригеля и без учета его работы. Посчитаем распор на стены для обоих случаев:

H = S cos α = 899×cos45°= 897×0,707 = 635 кг — без учета работы ригеля
H = S cos α = 612×cos45°= 612×0,707 = 433 кг — с учетом работы ригеля

Как видим при вступлении сжатого ригеля в работу, он снижает распор на стены от каждой стропильной ноги на 203 кг, но передачи распора на стены не прекращает. Здесь необходимо оговориться, приведенный в примере расчет стропильной схемы не совсем верен. Это упрощенный расчет на крайние экстремальные напряжения. На самом деле снимая нагрузку с одного из скатов, мы должны были снять только снеговую нагрузку и оставить нагрузку от собственного веса и веса конструкций. В этом случае сжатый ригель при приложении нагрузки на нагруженный скат не проваливается «в пустоту», а получает отпор от другого стропила и расчетное сечение стропила тогда получится немного меньше, но учитывая то, что стандартные размеры пиломатериалов идут с градацией 25 мм, скорее всего, тем же или на размер меньше.

Попробуем рассчитать другую расчетную схему: заменим нижние узлы опирания на мауэрлат ползунами либо оставим их прежними, но верх стропила обопрем на коньковый прогон горизонтальной врубкой и не сомкнем его с верхом другой стропилины, а оставим между ними зазор. Иными словами сделаем систему с тремя степенями свободы: поворотом в одном узле и поворотом и сдвигом — в другом. Все напряжения изгиба и сжатия останутся прежними. Максимальный момент изгиба М max = 634 кг×м, сжимающая сила S = 899 кг. Соответственно и сечение стропила получится тем же 10×17,5 см. Но в предаварийной ситуации схватка будет работать на растяжение.

Рассчитаем растягивающее напряжение в схватке:

H схв = S cos α = 897×cos45° = 897×0,707 = 635 кг

Площадь сечения схватки при расчетном сопротивлении дерева растяжению Rрас = 70 кг/см²:

F схв = H схв /R рас = 635/70 = 10 см²

Как и при расчете сжатого ригеля получили ничтожно малое сечение схватки-затяжки. Примем ее размер конструктивно равным сжатому ригелю из доски 50×100 мм. Примем для крепления схватки те же гвозди длиной 150 мм. Их несущая способность равна 100 кг. Расчитаем требуемое количество гвоздей для крепления схватки: 635/100=7 гвоздей.

Подведем итог. В распорной и безраспорной стропильной системе нашего примера получили одинаковые сечения стропил и конструктивно одинаковое сечение схватки. Разница в количестве гвоздей удерживающих схватку: для сжатого ригеля нужно 5 , для растянутой затяжки — 7 гвоздей. Изменив узлы опирания стропил на мауэрлат или коньковый прогон, мы увели распор со стен в растянутую схватку, которая вступит в работу только в аварийной ситуации.

Читать еще:  Состав бетона для фундамента пропорции таблица на 1 м3

Как сделать расчет стропильной ноги, какие нагрузки учитывать

Расчет стропильной системы должен осуществляться с предельной точностью, руководствуясь особенностями места строительства, планируемой нагрузкой на систему стропил, размерами и конфигурацией постройки, а также используемыми материалами для перекрытия кровли. В этой статье речь пойдет о том, как вычислить длину стропил крыши.

Нагрузки, которые испытывают стропила

Для скатной крыши должен быть создан прочный каркас, являющийся ее несущей конструкцией. Еще при проектировании должен быть проведен расчет стропильной ноги для того, чтобы определиться с длиной и сечением элементов, на которые будут приходиться главные нагрузки.

Нагрузки, которые действуют постоянно, создаются самим кровельным пирогом, в который входит наружный кровельный материал, обрешетка, тепло-, паро- и гидроизоляционный материал, а также внутренняя обшивка чердака или мансарды. В эти нагрузки входит и вес всевозможных объектов, которые будут расположены на крыше или закреплены с внутренней стороны стропильной системы.

Переменные нагрузки состоят из воздействий, которые порождаются ветром, осадками, а также сейсмической активностью. Сюда же относится и вес человека, который в будущем будет проводить ремонт, плановое обслуживание или очистку крыши.

Расчет массы кровельного пирога

Перед тем как провести расчет длины стропильной ноги, потребуется вычислить массу кровельного пирога. Для этого нужно будет взять простую формулу, по которой нужно плюсовать массы одного квадратного метра всех слоев кровельных материалов, а результат умножить на 1,1 – коэффициент коррекции, который улучшит надежность конструкции на 10 %.

Получается, что обычный расчет массы кровли можно выразить так: (масса 1 м 2 обрешетки + масса 1м 2 кровельного материала + масса 1 м 2 гидроизоляционного покрытия + масса 1 м 2 слоя утеплителя) × 1,1 = масса кровельного пирога, в которую входит коэффициент коррекции. Если планируется укладывать один из распространенных кровельных покрытий, то нагрузка на стропильную систему не выйдет за пределы 50 кг/м 2 .

Создавая проект односкатной или двускатной кровли, достаточно опираться лишь на массу кровельного пирога, равную 50 кг/м 2 . По такому принципу можно соорудить каркас кровли повышенной прочности, чтобы в будущем можно было изменить тип кровельного материала без повторного расчета системы стропил.

Снеговые и ветровые нагрузки на примере

Длина стропильной ноги должна быть подобрана таким образом, чтобы кровля смогла удерживать большие нагрузки снеговых осадков. Снег будет давить на кровлю тем сильнее, чем меньший угол уклона у нее будет. Если возводится практически плоская односкатная кровля, то сечение стропильных ног должно быть как можно больше, а их шаг – как можно меньше. Кроме этого, если уклон кровли менее 25º, то потребуется систематически проводить ее очистку.

Перед тем как посчитать длину стропил нужно определить снеговую нагрузку, для чего можно воспользоваться формулой S = Sg × µ, где:

  • Sg – значение снегового покрова на 1 м 2 , которое выбирается из таблиц СНиП, и определяется регионом, в котором возводится дом;
  • µ — корректировочный коэффициент, который зависит от угла наклона кровли: для ската с уклоном до 25° – 1,0; а для ската с уклонами 25-60° – 0,7.

Для тех скатов, угол наклона которых находится на отметке более 60 °, снеговые нагрузки в расчет не берутся.

Ветровые нагрузки можно вычислить по формуле W = Wo × k, где:

  • Wo – справочная величина вашего региона (можно найти в справочных таблицах);
  • k – корректировочный коэффициент, который определяется высотой постройки и типом местности – открытого типа (поле, степь или побережье), или закрытого (лес, застройка).

Зависимость длины стропильной ноги и сечения

К примеру расчет стропильной ноги будет сделать легче, если представить, что почти вся крыша состоит из треугольников. Имея длину стен строения, уклон ската или высоту конька, и воспользовавшись теоремой Пифагора, можно определить длину стропильной ноги от стены до конька. К полученному результату нужно будет прибавить величину свеса карниза. Иногда карнизный свес создают путем монтажа кобылок – досок для увеличения длины стропил. Длина кобылок также приплюсуется к длине стропил при просчете площади кровли – это необходимо для получения точного объема материала, необходимого для установки кровельного пирога.

Для того чтобы понять, какого сечения нужна доска или брус, нужно взять специальную таблицу стандартов, в которой будут указаны зависимости таких параметров как толщина, длина и шаг стропильной ноги.

Как правило, сечение стропил колеблется от 40×150 мм до 100×250 мм. Перед тем как определить длину стропил нужно учесть, что она зависит от уклона ската и длины пролета между противоположными стенами. Чем больше уклон ската, тем длиннее должны быть стропила, а значит и их сечение тоже должно быть достаточным для придания конструкции необходимой прочности. При таком подходе нагрузка от снежных осадков снизится, а шаг между стропилами также можно будет увеличить. Нужно помнить еще и о том, что чем меньше шаг будет между стропилами, тем большую нагрузку будет испытывать стропильная нога.

Каждый мастер, которого вы попросите привести пример расчета стропил, вам скажет, что для того чтобы каркас кровли получился максимально прочным, нужно учитывать характеристики деревянных элементов и толщину металлических узлов.

Несущая часть кровли должна быть достаточно жесткой для того, чтобы она не прогибалась вследствие нагрузок. Прогибы могут появляться, если во время проектирования были подобраны неправильные сечения элементов кровли и шаг монтажа стропил. Если оказалось, что прогиб появился после установки кровли, можно установить дополнительные подкосы для того, чтобы конструкция получилась более жесткой. При длине стропильной ноги более 4,5 м, без монтажа подкосов прогиб может появиться при использовании стропильных ног любого сечения. Это нужно учитывать в любом случае, определяя, как вычислить длину стропила.

В общем, определяясь с толщиной бруса, отталкиваются от общей нагрузки на кровлю. Чем он будет толще, тем крыша получится прочнее, и не нужно будет волноваться о том, что может возникнуть прогиб. Однако это ведет к увеличению общей массы стропильной системы, следовательно, нагрузки на всю конструкцию и фундамент будут выше.

При сооружении жилых домов шаг между стропилами составляет от 60 до 100 см и определяется:

  • расчетной нагрузкой;
  • сечением стропил;
  • типом используемого кровельного покрытия;
  • уклоном скатов;
  • шириной слоя теплоизоляции.

Количество устанавливаемых стропильных ног зависит, в первую очередь, от шага их монтажа. Сначала определяют нужный шаг, после чего длину стены делят на полученное значение, плюсуют к результату единицу и округляют. Результатом деления длины стены на полученное число будет искомый нами шаг между стропилами. Учитывая необходимое количество стропил на одном скате нужно брать во внимание и расстояние между осями стропильных ног.

Металлические стропильные системы

При возведении частного дома к применению стропильной системы из металла прибегает крайне редко, потому что металлический каркас нужно устанавливать с использованием сварки, а это несколько усложняет процесс. Естественно, что изготовление конструкции можно осуществит и на производственных мощностях, но в данном случае без привлечения спецтехники не обойтись. Проект металлической кровли должен быть создан с максимальной точностью с соблюдением точных размеров всех элементов, так как в процессе возведения подогнать их до нужных размеров уже не представится возможности.

У металлических систем стропил много своих плюсов. Во время эксплуатации не возникает прогиб стропил даже на больших пролетах и без монтажа дополнительных узлов для улучшения прочности и надежности. Стальные стропила могут укладываться на пролеты, превышающие 10 м, при этом под расчетными нагрузками прогиб не возникнет.

Читать еще:  Расход акриловой фасадной штукатурки на 1м2

Рассчитывая стропильную систему из стальных профилей, учитывайте массу самого материала, нагрузку на все строение и фундамент. Высокая прочность стропил из такого материала, позволяющая не прогибаться конструкции, дает возможность уменьшить количество узлов в сравнении с элементами из дерева.

Кроме того, проводить расчет стального каркаса для кровли нужно, исходя из данных по прочности элементов конструкции, определяющейся их формой и толщиной. Учитывайте также длину пролетов и уклон скатов. Мауэрлат из стали для системы стропил должен быть тщательно закреплен на верхушке стены.

Вышеизложенный материал позволит вам подробно разобраться в том, как рассчитать стропильную ногу, так что вы без проблем сможете выполнить все строительные работы на данном этапе, и у вас появится свой пример расчета стропильной системы.

Как рассчитать стропила на крышу: простая инструкция на доступном примере

Правильный расчет элементов кровельного каркаса — это не так сложно, как может показаться: читайте дальше и узнайте, как все сделать самому

Планируете сделать стропила на двухскатную крышу, но не знаете, как правильно рассчитать их основные параметры? Не беда, я подробно расскажу, как рассчитать стропила на примере кровли малоэтажного дома в московской области, с учётом климатических особенностей этого региона. В итоге вы сможете правильно определить нагрузки, которые будут действовать на крышу, и подобрать те стропила, которые выдержат эти нагрузки.

Как устроена стропильная система

На схеме показаны основные конструктивные элементы кровельного каркаса

Стропильная система выполняет функцию несущего каркаса, поверх которого крепится обрешетка и настилается кровельный материал. Нагрузка от кровельной конструкции посредством стропил передается на несущие стены дома.

Современная стропильная система состоит из следующих конструктивных элементов:

  • Прогон. Горизонтальная балка формирует линию конька и служит для соединения стропильных ног;
  • Стропила (стропильные ноги). Диагонально расположенные балки одним концом крепятся на прогоне, а другим на мауэрлате;
  • Мауэрлат. Составная часть нижней обвязки — брус, выложенный поверх несущих стен, удерживает на себе край стропил;
  • Стойка. Вертикальная балка, установленная на лежне, подпирает коньковый прогон;
  • Нарожник. Короткое промежуточное стропило применяется в конструкции вальмовых кровель;
  • Подкос. Диагональная распорка подпирает стропило в промежуточной его части;
  • Шпренгель. Горизонтальная растяжка служит для крепления между собой элементов нижней обвязки.

Какие стропила выбрать для самостоятельной сборки

На схеме показано как с увеличением длины стропила для компенсации механических воздействий применяются горизонтальные вертикальные и диагональные распорки.

Установка систем с двумя ровными симметричными скатами для отечественного частного сектора считается традиционной.

Рассчитать и построить такую систему сложнее, чем сделать стропила для прямых скатов. Но такая крыша имеет преимущество — в ней можно устроить мансарду.

Основы проектирования стропил

Сила ветра — это лишь один из многих видов механического воздействия на кровлю дома, но каким может быть ущерб при неправильных расчетах!

Согласно СНиП 2.01.07-85 «Воздействия и нагрузки» при расчете стропил учитываются следующие нагрузки:

  • Снеговая нагрузка. Под этим параметром подразумевается среднегодовая норма снега. Снеговые нагрузки определяют уклон ската — чем больше снега, тем больше уклон;
  • Ветровая нагрузка. Принимается во внимание максимальная сила порывов ветра, характерная для региона. Параметр также влияет на уклон, а кроме того определяет конфигурацию свесов;
  • Вес кровельной конструкции. Имеется ввиду масса кровельного материала, обрешетки и пароизоляции;
  • Вес теплоизоляции. Этот параметр важен при проектировании утепленных крыш. Учитывается вес утеплителя паро- и гидроизоляционных материалов;
  • Вес стропильной системы. Имеется ввиду вес материалов, которые будут применены при сборке стропил.

Расчет снеговой нагрузки

Обрушение кровли хозпостроек — результат неправильных расчётов при проектировании

Расчет выполняется пол формуле S= μ×Sg

  • S — снеговая нагрузка;
  • μ — расчетный коэффициент (определяется уклоном кровли — α);
  • Sg — норма снеговой нагрузки из расчета кг на 1м².

Схема двускатной кровли где H — высота стойки, а L — длина перекрытия от основания стойки до свеса

Допустим, высота от перекрытия до конька 2,2 м, тогда как длина половины перекрытия 3,6 м. Делим 2,2 на 3,6 и получаем 0,59. Далее используя таблицу 1, ищем ближайшее значение и определяем уклон кровли.

Таблица 1. Так соотносятся размеры и угол наклона

Ближайшее значение 0,58, а значит, уклон ската равен 30°. Следовательно, если α ≤ 30°, то μ = 1. Если угол наклона от 30 до 60 градусов, то μ рассчитываем по этой формуле:

Sg определяется по Приложению 5 в СНиП 2.01.07-85 «Воздействия и нагрузки». Например, Sg для Москвы составляет 180 кг на 1м². Значит, вставляем значения в формулу и получаем расчет снеговой нагрузки S = 1×180 = 180 кг на 1м².

Карта снеговой нагрузки по регионам РФ

По предложенной карте ищем снеговую зону, соответствующую по нагрузке. Подходит снеговая зона №3.

Расчет ветровой нагрузки

Таблица 2. Зависимость воздействия ветра от высоты дома

  • Wo — ветровое давление (нормативное значение);
  • K — коэффициент изменения ветрового давления по высоте препятствия (определяется по таблице 2);
  • C — коэффициент аэродинамики (определяем как усредненное 0,8).

Карта ветровой нагрузки по регионам РФ

Для примера смотрим по предложенной карте в какой зоне Москва. Видим, что в 1 зоне, где величина нагрузки (Wo) составляет 32 кг на 1м². Коэффициент «К» определяем по таблице 2 в столбце «высота дома».

Вставляем величины в формулу и получаем искомое значение: 32×1×0,8=25,6 кг на 1м².

Расчет веса кровли

Таблица 3. Распространённые кровельные покрытия и их средний вес

Допустим, в качестве кровельного покрытия будет укладываться востребованная сегодня металлочерепица. Смотрим в таблицу 3 и видим, что средний вес квадратного метра составляет 5 кг.

Таблица 4. Элементы кровельной конструкции и их вес

К весу кровельного покрытия суммируем вес чернового настила, обрешетки и стропил. Параметры веса смотрим в таблице 4 и получаем вес кровельного пирога: 5+20+12+20=57 кг на квадратный метр.

Расчёт суммарной нагрузки

Неправильный подбор кровельных материалов препятствует сходу снега и таким образом увеличивается интенсивность механического воздействия на стропильную систему

После того как определились со всеми нагрузками, суммируем полученные числа. Для суммирования применяем формулу: Q=S+Vm+BK

  • Q — суммарная нагрузка (кг/м²);
  • S — снеговая;
  • Vm — ветровая;
  • BK — вес кровли.

Вставляем в формулу ранее рассчитанные параметры: Q=180+25,6+57 и получаем: Q=262,6 кг/м².

Расчет максимального механического воздействия на погонный метр стропильной ноги

Правильно подобранные крепежные элементы могут компенсировать погрешности допущенные при расчетах кровельного каркаса

  • Qr — нагрузка на погонный метр балки (в кг);
  • A — шаг стропил (в метрах);
  • Q — суммарная нагрузка.

По стандарту шаг установки стропил в индивидуальном строительстве составляет 60 см — удобно при закладке теплоизоляции. Применяем эту величину и ранее просчитанную суммарную нагрузку и получаем: 0,6×262,6 = 157,5 кг на 1 погонный метр.

Расчет ширины сечения пиломатериалов

На схеме кровельный каркас с обозначением максимальной длины ноги (Lmax)

Каким должен быть брус, из которого делаются стропила? Толщину бруса или доски выбираем по своему усмотрению, но не менее 50 мм, а вот ширину сечения можно рассчитать по этой формуле:

H≥коэффициент уклона Lmax×√(Qr)/(B×R)

  • H — сечение пиломатериалов для изготовления стропильной ноги;
  • Коэффициент уклона: если α>30° — 9,5; если α

Стропильная система двухскатной крыши: расчёт стропил для различных покрытий

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

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.

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.

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 н — нормальная нагрузка

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, nc — 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);
  • S — нормативная снеговая нагрузка;
  • а — шаг стропильных ног (по оси).

  • Sg — вес снега на 1 м 2 , который зависит от климатического района;
  • се — коэффициент сноса снега за счёт влияния ветра и других атмосферных воздействий, зависит от режима эксплуатации кровли;
  • ct — термический коэффициент.

Коэффициенты се и ct 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 се и сt 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° 2

Поскольку стропильная нога подвергается изгибу от воздействия на неё нагрузок, её проверяют на прочность как изгибаемого элемента, по формуле:

М 2 — для сосны и ели;

  • mи 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.

    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;
    • обрешётка — 0,05 х 0,06 х 100 х 550/25 = 7 кг;
    • вес стропильной ноги — 10 кг.

    Итого: gн = 62 кг/м 2

    Расчётная нагрузка на один метр погонный:

    • q = (1,1 х 62 х 0,89 + 1,4 х 126 х 0,89 2 ) х 1,3 = 260 кг/м.

    Нормальная нагрузка на один метр погонный:

    • qн = (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 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).

    Ссылка на основную публикацию
    Adblock
    detector