Расчет стропильной системы двухскатной крыши в деталях

Крыша призвана защищать дом и распределять суммарные нагрузки на строение посредством своей стропильной системы, вот почему последнюю проектируют, принимая во внимание все возможные факторы, которые могут отразиться на прочности.

Основными элементами двухскатной крыши являются стропила (стропильные ноги) и мауэрлаты. Нагрузка по стропилам и стенам распределяется через подкосы, стойки, ригели. Все они в совокупности создают жесткую, долговечную, но вместе с тем легкую и простую для установки конструкцию. Сверху на стропила укладывают сплошную или разреженную обрешетку, которая служит основой для крепления материала кровли. Таким образом, схема двухскатной крыши состоит из обрешетки закрепленной к несущим балкам и закрепленного к ним самого кровельного материала.

Виды: наслонные и висячие

В зависимости от использованной технологии, которая позволяет распределить и снизить давление на конструкцию здания, различают два вида: наслонную и висячую.

Выбор конкретного варианта определяет конфигурация кровли, размещение опор внутри стропил, длина пролета, климатические особенности региона, тип кровельного покрытия. Но в любом случае главный элемент – это стропильные ноги.

Наслонный вариант

Наслонные стропила предназначены для перекрытия крыш с пролетом до 7 м. Они опираются краями и средней частью либо на венец сруба, либо на верхний ряд кладки стен. При необходимости перекрытия больших пролетов прибегают к промежуточным опорам. При наличии одной опоры пролет можно увеличить до 12 м, а двух – до 15,5 м. Между коньком и фермами необходимо установить с подкосами.

Висячий

В отличие от наслонных, у висячих стропил промежуточные опоры отсутствуют. Этот вид больше подходит для более легких конструкций зданий. Висячие стропила можно с легкостью использовать для длинных пролетов. Достаточную жесткость обеспечивают установленные в подкосы, ригели, прогоны и стойки. Эти дополнительные элементы также предотвращают смещение.

Для пролетов до 8 м достаточно установки затяжек и ригелей в верхней части. При большей величине пролета для поддержки затяжек между фермами дополнительно используют балки с подкосами.

Расчет параметров: основные этапы

Правильный расчет стропильной системы двухскатной крыши очень важен для обеспечения надежности и долговечности дома в целом.

Любая непосильная нагрузка или неравномерное распределение веса кровли могут стать причиной разрушения здания.

Каждый проект дома предусматривает индивидуальный план организации всей крыши на основе строительных норм и особенностей конкретного дома.

Расчет стропил для наслонного вида более простой и экономный, а висячей – более прочный, поэтому в проектах часто комбинируется устройство обоих вариантов.

В первую очередь определяют уклон скатов, поскольку, скажем, в случае минимальных углов, 10–15° действуют некоторые ограничения на выбор кровельного материала. Стропильная система практически проектируется на уже выбранное покрытие.

Хотя с увеличением уклона материальные затраты растут, при этом также улучшаются эксплуатационные характеристики – «крутая» крыша может сама очищаться от дождевой воды или снега. На строение с уклоном больше 45°, вообще, можно настилать любой кровельный материал.

Еще одним ограничителем наклона являются природные явления. Особой точности требует связанный с ними учет параметров крыши, например, снеговые и ветровые действия.

Далее приступают к определению общего веса пирога для кровли, который включает обрешетку, утепление, а также кровельное покрытие.

Заключительным этапом является расчет пиломатериалов и подготовка инструкции по креплению кровли.

Для определения количества кровельного материала нужно предварительно определить площадь двухскатной крыши. В принципе для тех, кто знаком с азами геометрии, как посчитать площадь, сложности не представляет.

Постоянные и временные нагрузки: их расчет и рекомендации

При расчете нагрузок любой природы, конструктивных и атмосферных, используют сложные математические формулы с учетом корректирующих  коэффициентов.

После определения давления от кровельного покрытия, обрешетки, утепления и стропильной системы, их суммируют и полученную величину делят на полную площадь скатов и получают величину, приходящуюся на 1 кв. м. Для двухскатных строений результат умножают на поправочный коэффициент К=1,1. В среднем это значение для жилого дома составляет порядка 40–50 кг/ кв. м.

В зависимости от климатических особенностей региона снеговая нагрузка может быть равной 80–150 кг/кв. м. Для её подсчета используют следующие поправочные коэффициенты:

• до 25° уклона крыши – К=1,
• 25–60° – К=0,7 (понижающий).

Например, если на почве снеговое давление составляет 70 кг/кв. м, то на верху дома это значение уже будет 70 х 0,7=49 кг/кв. м.

В местах, где наблюдается постоянное повышенное скапливание снега согласно данным подсчета необходимо установить спаренные стропила и сплошную обрешетку.

Ветровое воздействие рассчитывают при помощи коэффициентов изменения аэродинамического влияния и ветрового давления, с учетом того, что давление порывов ветра на кровлю меняется в зависимости от расположения скатов к ветру.

Рассчитывая общую нагрузку на кровлю, ветровую и снеговую суммируют и умножают на коэффициент, который зависит от шага стропил.