Расчет стропильной системы 2-х и 4-х скатной крыши

Крыша дома проектируется с учетом несущей способности основных элементов – стен, фундамента. Стропила тоже должны быть рассчитаны на определенные нагрузки: ветровую, снежную, массу покрытия с кровельным пирогом, вес людей, которые поднимаются на крышу для ремонта или чистки снега. Как правильно выполнить расчет стропильной системы?

Вычисление шага стропильных ног и их сечения

Перед началом проектирования крыши следует выполнить несколько вещей:

• определиться с выбором кровельного материала и утеплителя. Их масса есть в описаниях, прилагаемых производителями;

• определить уклон ската. В ветреных районах предпочтительны пологие скаты (в пределах 30 градусов), в местностях с большим количеством осадков – крутые, до 60 и больше. Это зависит еще и от выбранного кровельного материала. Допустимый угол указан в рекомендациях к марке;

• определить по таблицам среднемесячное значение снежной массы для района;

• на основе полученных цифр рассчитать нормативную нагрузку на стропильную систему;

• на основании расчетной нагрузки определить сечение стропил и шаг между ними;

• приплюсовать запас прочности.

Можно изготовить стропила из досок толщиной не меньше 5 сантиметров или из хорошо просушенного соснового бруса без значимых дефектов. Шаг варьируется от 0,7 до 1,2 метра.

Усредненный расчет стропил прост — достаточно взять соотношение длины стропила, толщины бруса и шага между стропилами следующее:

• длина три метра, шаг 0,9 – 5 на 15 см;

• три метра, 1,1 – 7,5, толщина стропил 15см;

• четыре метра, 0,6 – 5 на 15;

• четыре метра, 1,1 – 7,5 на 17,5;

• длина стропил пять метров, 0,9 – 7,5 на 17,5;

• шесть метров, 1,4 – 10 на 20 и т.д.

Внимание: очевидна зависимость шага от уклона кровли. Чем больше угол, тем длиннее пролет, тем меньше нужно делать шаг. Например, при уклоне 45º шаг делают не более чем 0,8 м. Его уменьшают также с увеличением тяжести покрытия.

Двухскатная щипцовая крыша

Расчет стропильной системы двускатной крыши:

1. Длина мауэрлата равна периметру стен.

2. Длина конька и боковых прогонов (если они есть) L равна длине боковой стены.

3. Длина балки перекрытия b равна длине торцевой стены.

4. Длина рядового стропила c – b/2 разделить на косинус прилежащего угла (угла наклона кровли), т.е. c = b/2cosα.

5. Высота вертикальной опоры находится по теореме Пифагора: a = √c2 – (b/2)2.

6. Число балок перекрытия: L разделить на шаг между стропилами n, отнять единицу.

7. Число стропил одного ската: L/n +1.

Особенности расчета четырехскатной шатровой крыши

Четырехскатная шатровая крыша – это четыре равнобедренных треугольника. Основные элементы:

• вертикальная опора по центру, под коньковым узлом;

• четыре центральных стропила – биссектрисы углов, примыкающих к коньковому узлу;

• четыре накосных стропила, соединяющие коньковый узел с углами дома.

В зависимости от размеров сооружения и расчетной нагрузки используется также некоторое количество нарожников. Балки перекрытия могут располагаться либо параллельно двум противоположным стенам дома с расчетным шагом, либо по диагоналям, соединяющим противоположные углы. Расчет стропильной системы шатровой крыши:

1. Длина мауэрлата, как и в предыдущем случае, равна периметру стен.

2. Расстояние от центральной стойки до угла (b) – половина диагонали.

3. Длина накосного стропила (c) – b, поделенное на косинус прилежащего угла (угла ската): c = b/2cosα.

4. Длина центрального стропила – корень квадратный из c2 – (a/2)2, где a – длина стены дома.

5. Высота центральной опоры h = √c2 – b2.

Когда выполнен весь расчет стропильной системы нужно определить суммарную массу стропил: умножить объем древесины на ее объемный вес. Это число следует добавить к расчетной нагрузке и пересчитать конструкцию в откорректированном виде.