Войти
Регистрация
Напомнить пароль
войдите чтобы продолжить
 
 
MesterulManole MesterulManole
3607 0

Расчет стропильной системы мансардной крыши — очень просто о непростых вычислениях

MesterulManole
MesterulManole 12 января, 2018
Специализация: многолетний опыт отделочных работ жилых и офисных помещений, дач, загородных коттеджей и т.п. Хобби - велосипед во всех проявлениях
Вместо того чтобы строить капитальный второй этаж, можно обойтись устройством мансардной крыши

Вместо того чтобы строить капитальный второй этаж, можно обойтись устройством мансардной крыши

Планируете устройство мансарды в подкровельном пространстве? В таком случае нужно знать, что на кровельный каркас приходятся большие нагрузки, которые придется посчитать до начала строительных работ. Я расскажу об основных вычислениях, с которыми вы столкнетесь при проектировании кровельного каркаса. В итоге вы сможете самостоятельно узнать параметры для проектирования крыши.

Кровля для мансарды какой она бывает

Себестоимость строительства такой крыши значительно ниже, чем постройка капитального второго этажа с несущими стенами

Себестоимость строительства такой крыши значительно ниже, чем постройка капитального второго этажа с несущими стенами

Мансардная крыша — это универсальное решение, так как она выполняет функцию ограждающей конструкции и при этом эксплуатируется как полноценное жилое помещение.

Иллюстрации Разновидности и их описание
Двускатная кровля. На схеме показан каркас симметричной двускатной крыши. Стропильная ферма образована двумя цельными диагональными балками, соединёнными на коньке.

Стены и потолок жилого помещения образованы затяжкой и боковыми стойками.

  1. Преимущество такой системы — простота расчёта и строительства.
  2. Недостаток конструкции — чердачное пространство эксплуатируется менее рационально в сравнении с ломанной кровлей.
Ломаная щипцовая кровля. В основе стропильной системы применены боковые стойки, установленные на балки перекрытия и соединённые в верхней части затяжкой.

По периметру прямоугольника надстраиваются верхние и нижние стропила, образующие характерный излом по центру ската.

  1. Недостаток конструкции — сложность построения.
  2. Преимущество ломаной крыши — более эффективное использование подкровельного пространства.

Какие нагрузки действуют на мансарду

Иллюстрации Виды нагрузок в соответствии со СНиП 2.01.07-85
  Снеговая. Выпавший снег оказывает существенное воздействие на конструкцию кровли.

Действие снеговой нагрузки приходится только на участок кровли с уклоном меньше 30°. Если угол наклона больше 60°, снег на боковых скатах практически не задерживается.

Ветровая. Ветер воздействует на кровлю с разных сторон и последствия такого воздействия могут быть разными, начиная со срыва покрытия и оканчивая опрокидыванием всей конструкции.
table_pic_att15157439936 Вес людей мебели и прочих элементов интерьера. При эксплуатации мансарды на перекрытие будет воздействовать вес людей и мебели.

Эта нагрузка имеет значение при расчете параметров балок перекрытия.

Нагрузка приходится только на пол жилого помещения, в то время как перекрытие в нижней точке боковых стропил остается ненагруженным.

Общий вес кровли. Под общим весом подразумевается нагрузка, которая придется на несущие стены.

Это воздействие формируется весом стропильных ног и рядов обрешетки, весом теплоизоляции и весом кровельного покрытия.

Расчеты давления снега

Схема мансардной кровли с обозначением вертикальной стойки H и коньковых стропил L, которыми будем оперировать при расчетах

Схема мансардной кровли с обозначением вертикальной стойки H и коньковых стропил L, которыми будем оперировать при расчетах

Величину снеговой нагрузки рассчитываем по формуле в таблице 1. Для того чтобы найти коэффициент μ, рассчитываем длину вертикальной стойки фермы и делим это число на длину накосного стропила.

Таблица 1. Формула расчета снеговой нагрузки

Таблица 1. Формула расчета снеговой нагрузки

Согласно полученному числу, находим подходящее значение в левой колонке таблицы 2. В колонке напротив указан угол наклона α. Далее, если α≤30°, то коэффициент μ = 1; если 30°<α<60°, то коэффициент μ = 0,033.

Таблица 2. Соотношение угла наклона и производного из высоты стойки и длины стропила

Таблица 2. Соотношение угла наклона и производного из высоты стойки и длины стропила

Обратите внимание на то, что в ломаной кровле мы принимаем во внимание только верхнюю часть, так как именно на нее приходится вес снежного покрова.

Интенсивность снегового покрова по регионам РФ

Интенсивность снегового покрова по регионам РФ

Норматив Sg определяется по СНиП 2.01.07-85 или по карте интенсивности снегового покрова. Например, для Москвы и области это значение равно 180.

Расчет давления ветра

Таблица 3. Формула расчета максимального ветрового давления

Таблица 3. Формула расчета максимального ветрового давления

Давление ветра рассчитываем по формуле в таблице 3. За аэродинамический коэффициент берем максимальное значение 0,8.

Таблица 4. Расчет коэффициента изменения ветра на высоте

Таблица 4. Расчет коэффициента изменения ветра на высоте

Коэффициент изменения находим по таблице 4 с учетом особенностей места, где проводится строительство. Нормативное значение Wo можно определить по СНиПу, а можно найти в карте ветрового давления.

Карта ветрового давления

Карта ветрового давления

Вставляя в формулу соответствующие значения, вы рассчитаете параметры ветровой нагрузки для той или иной территории. В соответствии с полученным значением можно будет скорректировать угол наклона скатов или еще на стадии проектирования усилить стропила.

Расчет веса кровли

Таблица 5. Вес конструктивных материалов

Таблица 5. Вес конструктивных материалов

Чтобы рассчитать нагрузку, которую окажет кровельная система на несущие стены первого этажа, нужно приплюсовать вес диагональных балок, обрешетки, чернового настила и массу изоляционных материалов, включая утеплитель и гидроизоляцию.

Необходимые данные можно найти в таблице 5. Данные представлены из расчета килограммы на квадратный метр кровельного ската.

Таблица 6. Вес кровельного покрытия

Таблица 6. Вес кровельного покрытия

К посчитанному весу прибавляем массу кровельного покрытия. Этот параметр указан в таблице 6.

Кроме перечисленных факторов, определяющих вес, нужно заранее решить, будут ли в системе использованы зенитные фонари. Их вес можно узнать у производителя и приплюсовать к посчитанному весу кровли.

Считаем суммарную нагрузку

После того, как все расчеты выполнены, суммируем вес кровли из расчёта килограмм на кв. метр, снеговое и ветровое давление на тот же кв. метр.

Вес людей и мебели в мансардном этаже учитываем только при выборе сечения балок перекрытия. Непосредственно на подбор стропил этот параметр не влияет.

При суммировании параметров нагрузки, нецелые числа округляем в большую сторону. Учитывая максимум ветрового и снегового давления, вы сможете подстраховаться от прогиба или срыва кровельного материала.

Выбираем шаг между стропилами

Таблица 7. Как соотносится ширина сечения и длина стропила с шагом установки

Таблица 7. Как соотносится ширина сечения и длина стропила с шагом установки

При расчете кровельного каркаса, особое внимание уделяем шагу, с которым будут устанавливаться стропила. Расстояние между соседними балками зависит от длины бруса и от размеров его поперечного сечения. Чтобы упростить расчеты и не прибегать к формулам, предлагаю таблицу 7, где приведены усредненные соотношения интересующих нас параметров.

Обратите внимание на то, что для ломаной крыши, величина шага определяется по длине верхних накосных стропил. Для систем с обычными прямыми скатами учитывается длина от конька до свеса. Шаг между досками обрешетки по всему ломаному скату делается одинаковый.

Расчет стропил с учетом нагрузок

Таблица 7. Формула для расчета давления на погонный метр висячих стропил

Таблица 7. Формула для расчета давления на погонный метр висячих стропил

Для того чтобы рассчитать сечение пиломатериалов нужно узнать нагрузку на погонный метр каждой балки. Сделать это можно по формуле в таблице 7.

Как рассчитать суммарную нагрузку на площадь ската вы уже знаете, а за шаг стропил условно примем 40 см. Осталось перемножить параметры и получить давление на погонный метр.

На рисунке показано, ширина каких конструктивных элементов нас интересует

На рисунке показано, ширина каких конструктивных элементов нас интересует

Сечение пиломатериалов, которые образуют накосные стропила в верхней части крыши, считаем по следующим формулам:

  • Если α<30°, то H≥8,6×L×√Q/(B×R)
  • Если α>30°, то H≥9,5×L×√Q/(B×R)

Здесь:

  • Н — ширина сечения стропил
  • В — толщина сечения
  • R — плотность пиломатериалов (в кг/м²)

Для примера, плотность сосны 2 сорта, которая повсеместно используется для сборки стропил, составляет 130 кг/м².

Таблица 8. Промышленные типоразмеры пиломатериалов

Таблица 8. Промышленные типоразмеры пиломатериалов

Соотношение толщины и ширины хвойных пиломатериалов, выпускаемых отечественной промышленностью, можно найти в таблице 8. Просчитанные по ранее предложенным формулам параметры поперечного сечения будут усреднёнными, поэтому, если числа не будут целыми, округляем их в большую сторону.

Подведём итоги

Чтобы посчитать параметры стропил, можно применить онлайн калькулятор. Но предложенная в статье инструкция позволяет выполнить расчеты более точно и узнать габариты конструктивных элементов с минимальными погрешностями. Если остались вопросы по вычислениям, задайте их в комментариях к статье.

Понравилась статья? Подписывайтесь на наш канал Яндекс.Дзен
Если вы хотите выразить благодарность, добавить уточнение или возражение, что-то спросить у автора - добавьте комментарий или скажите спасибо!
Поделиться

Пожалуйста, оставьте комментарий

ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы - так ответ эксперта будет гораздо точней

Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

Ваш e-mail не будет опубликован.

Добавить фото


Последние ответы на форуме
Возможно вас заинтресуют
  X