Калькулятор расчёта двухскатной стропильной системы с несущим коньком

Калькулятор расчёта двухскатной стропильной системы с несущим коньком выполняет расчёт прочности и прогиба стропил под действием снеговых, ветровых нагрузок и их сочетаний; позволяя подобрать оптимальные сечение и шаг стропил.

Что необходимо знать для грамотного расчета стропильной системы?

Двухскатный тип мансардной крыши является самым приемлемым вариантом конфигурации кровли для частных домов за пределами города. Этот вид крыши имеет простейшую конструкцию, которую можно соорудить самостоятельно. Для этого потребуется немного разобраться в системе конструкции и ознакомиться со всеми особенностями возведения такой крыши. Если вы сделали правильные расчеты и учли все возможные нюансы, строительство двухскатной крыши дастся вам достаточно легко.

Двухскатный тип кровли включает в себя 2 поверхности с противоположным наклоном, который направлен к наружным стенам постройки, и треугольные части, называющиеся фронтонами.

Конфигурация такой кровли подразумевает обустройство опорных и ограждающих деталей, в роли которых выступают стропила и поверхность скатов. Вместе с тем, мансардная крыша включает в свою конструкцию ригельные, стоечные, распорочные и другие элементы креплений, придающие стропилам дополнительную надежность.

Нагрузки, оказываемые под воздействием атмосферных осадков, талого снега и ветрового давления, в основном приходятся на опорные элементы, распределяющие их на стропила, стены и фундамент здания. Поэтому все перечисленные составляющие должны быть достаточно надежны, чтобы выдерживать все виды нагрузок.

Как рассчитать площадь крыши? Как посчитать крышу?

Простой онлайн калькулятор расчета двухскатной крыши дома сделает расчет стропил, расчет стропильной системы двухскатной крыши, расчет площади крыши, расчет обрешетки, расчет кровельного листа, расчет материала на крышу.

Дом с двускатной крышей. Устройство двухскатной крыши дома

Самой экономичной в финансовом плане среди скатных крыш считается двускатная крыша, двухскатную крышу своими руками может изготовить строитель, который не имеет специального образования и навыков. Конструкция крыши дома будет зависеть от цели использования площади второго этажа, как чердака или же в качестве жилого пространства – мансарды. Разное назначение – разное сечение стропил, их обработка и утепление кровли. Двускатная мансардная крыша требует наличие дымоходов в комнатах мансарды, туалетные ванные комнаты должны находиться над нежилыми зонами, исключая и зону кухню. Также нужно обрабатывать деревянные брусья антисептическими и огнезащитными растворами, защищая от плесени и возгорания. Следовательно, стоимость двухскатной крыши возрастает, если второй этаж дома делать жилым.

Чертеж двухскатной крыши

Программа для расчета крыши нарисует чертеж двускатной крыши дома рассчитает точное количество строительных материалов для стропильной системы и кровли. Начните расчет крыши сейчас!

Проекты двухскатных крыш

Прежде чем начать монтаж крыши необходимо прочертить внешние формы будущего каркаса, обозначая его конфигурацию и высоту, чтобы в общей сложности двухскатная крыша смотрелась пропорционально по отношению к общему строению, одним словом- чётко представить устройство стропил двухскатной крыши. Это можно сделать любым удобным для вас способом, главное при этом сохранить масштаб для реального видения перспектив. Из опыта можно сказать, что оптимальной высотой крыши считается 1/3 часть от значения длины дома. Тут же воплощаем свои идеи относительно прямой или ломаный скат, разветвление в основных линиях (рис.1), жилое или не жилое чердачное пространство и типом самой крыши, она может быть висячей и наслонной. Последний вариант чаще применяется при возведении двускатных кровель, поскольку он более практичен и экономичен по расходу пиломатериалов.

Рис.1

а б

Рис.2

После того, как определились с внешним обликом и функциональным назначением конструкции, необходимо начертить схему стропильной системы и сделать ее раскладку в проекции. Это нужно для того, чтобы рассчитать необходимое количество материала для возведения крыши.

От того насколько полноценными и рациональными будут выполнены расчеты во многом зависеть расходная статья общего бюджета на монтаж крыши. К примеру, если вы заранее знаете, что вам потребуется N количество погонных метров бруса, то при раскрое нужно учесть стандартную длину пиломатериала и размер стропильной ноги. Как правило, длинные элементы конструкции приходится делать стыковочными, поэтому без грамотного раскроя можно получить завышенный процент отходов.

Несмотря на то, что двускатные крыши считаются самыми удобными и экономичными по отношению укладки кровельного покрытия, не лишним будет просчитать и количество листового или штучного материала. Поскольку в монтаже каждого из них существуют свои особенности, необходимость нахлеста, количество гребней или волн, технические признаки (односторонняя капиллярная канавка) и т.д, при расчете общей площади поверхности необходимо учесть все эти тонкости.

Читайте также:  Как правильно сделать навес над мангалом своими руками?

Высота волны шифера и толщина листа, так же имеют значение, если шифер выбран в качестве кровельного материала.

По с ГОСТ 30340-95 шифер 8 волновой и 7 волновой выпускаются со следующими параметрами: высота волны h – 40 мм, шаг волны (расстояние между соседними гребнями) – 150 мм, и толщина листа – 5,2 или 5,8 мм.

Как правильно рассчитать стропильную систему

Расчет стропильной системы двускатной крыши – процесс наиважнейший. Именно от его правильного проведения зависит качество конечного результата. В основном рассчитывают нагрузки, действующие на устройство стропильной системы крыши, и количество необходимых элементов.

Расчет нагрузок

На крышу дома действуют три вида нагрузок.

  1. Постоянные. Это нагрузки на стропильную систему, которые являются массой от всех остальных элементов крыши. Это вес обрешетки, кровельного материала, утеплителя, изоляции, доборных деталей кровли, а также отделочных материалов, которыми покрывают мансардное помещение. Такие нагрузки уже подсчитаны, они определены стандартами, и их среднее значение варьируется в диапазоне 40-45 кг/м². Специалисты же рекомендуют к полученным результатам всегда прибавлять 10% на увеличения запаса прочности стропильной конструкции в целом.
  2. Переменные. Это давление природных осадков и ветра. Они в основном зависят от времени года.
  3. Особые. Их учитывают в регионах, где часто действуют шторма, торнадо, землетрясения и так далее. Здесь расчет нагрузок проводится по стандартной технологии только с учетом повышенного запаса прочности.

Формулы для нагрузок

Внимание! Если угол наклона ската больше 60°, то эту нагрузку можно не учитывать, так как снег под таким углом не будет задерживаться на кровельной плоскости.

Что касается ветровых нагрузок, то рассчитать их не так просто, потому что многое будет зависеть от того, где построен сам дом. Если он располагается между большими многоэтажками, то на него будет действовать незначительная ветровая нагрузка. Если он возводится у берега моря или на возвышенности, то нагрузки будут максимальными. Приплюсовать надо и сезонные порывы ветра. Поэтому при расчете рекомендуется воспользоваться СНиПом «Нагрузки и воздействия», в котором определены все необходимые показатели и поправочные коэффициенты.

Расчет наклона скатов

Угол наклона двускатной крыши в основном зависит от укладываемого на нее кровельного материала. К примеру, если на крышу дома укладываются листовые плотные материалы, типа шифера, профнастила или металлочерепицы, то уклон крыши должен составлять 20-45°. Если это будет мягкая кровля, то угол можно уменьшить до предела от 5° до 20°.

Необходимо учитывать и тот факт, что чем больше угол наклона скатов, тем больше их площадь. А значит, увеличатся расходы по стройматериалам, а соответственно и цена крыши будет также увеличена.

Элементы стропильной системы

В зависимости от вида кровли, конструктивные элементы разнятся. Без знания о назначениях каждого, устроить надежное покрытие дома – невозможно. Разберем подробно:

Мауэрлат

Элементы стропильной системы

Основа стропильной системы. Представляет собой брус сечение не меньше 150 мм, или двутавровый швеллер, если конструкция крыши металлическая. Располагается на несущих стенах объекта. Его назначение – распределять нагрузку системы равномерно по всей конструкции дома.

Нога стропильная

Стойка стропильная

Элементы стропильной системы

Вертикальный брус или трубы. В зависимости от варианта двускатной крыши стойки могут располагаться по центру и/или бокам. Принимают часть веса всей стропильной системы, оттого и величина сечения – 150 мм.

Прогоны стропильные

Горизонтальные балки, укладываемые на стойки и под конек для поддержки стропильных ног. Обеспечивают конструкции жесткость и снимают напряжения ферм.

Элементы стропильной системы

Затяжки и подкосы

Соединительный брус для стропил. Действие аналогично – снятие напряжение бруса или металла и придание конструкции жесткости.

Лежни

Элементы стропильной системы

Установочная опора для стоек и подкосов. Чтобы надежно соединить эти два элемента, требуется брус большого сечения – 150 мм или толстостенная труба внушительного диаметра.

Обрешеточный брус

Элементы, настилаемые перпендикулярно на стропила. Служат для установки выбранного кровельного покрытия и создания многослойного защитного пирога. Сечение небольшое – 40–50 мм.

Элементы стропильной системы

Если задуманная конструкция крыши изготавливается из деревянных брусьев, следует внимательно отнестись к качеству древесины при приобретении – брус не должен иметь вкраплений сучков, быть изготовленным из мягких пород дерева.

Также древесина должна иметь естественную влажность, иначе начнет сохнуть прямо в конструкции системы, растрескиваясь, деформируя модель кровли, лишая ее надежности и безопасности.

Нагрузка от кровли

На силовую конструкцию крыши существенное влияние оказывает ее собственный вес. И в данном пункте подробно рассмотрено влияние на нагрузку от кровли таких постоянных составляющих, как кровельный материал, теплоизоляционный слой и внутренняя отделка.

Для покрытия скатных крыш могут применяться следующие материалы:

  • Металлочерепица.
  • Керамическая черепица.
  • Цементно-песчаная черепица.
  • Мягкая битумная черепица.
  • Оцинкованная сталь с фальцами.
  • Волнистые асбестоцементные листы (шифер).
  • Волнистые битумные листы (ондулин).
  • Гонт (дранка).

У каждого вида кровельного материала свой вес из расчета на квадратный метр. С учетом веса и конструкционных особенностей материала подбирается оптимальный и допустимый угол наклона крыши.

Чем плотнее материал и герметичнее способ его укладки, тем меньше может быть уклон крыши и наоборот — чем мельче размеры (например черепица), тем круче должна быть крыша. Также существует зависимость, в которой с увеличением веса кровли увеличивается и угол наклона стропильной системы.

Читайте также:  Расчет односкатной крыши на снеговую нагрузку

Рассмотрим рекомендуемые уклоны скатных крыш в зависимости от массы кровельного материала:

Кровельный материал Уклон крыши Масса 1 м²⁄кг
Асбестоцементный волнистый шифер толщиной до 5 мм от 1 : 10 до 1 : 2 10 — 11
Асбестоцементный волнистый шифер толщиной свыше 5 мм от 1 : 5 до 1 : 1 11 — 13
Волнистые битумные листы (ондулин) от 1 : 10 и более 4
Мягкая битумная черепица от 1 : 10 и более 8 — 15
Оцинкованная сталь с одинарными фальцами от 1 : 4 и более 3 — 6,5
Оцинкованная сталь с двойными фальцами от 1 : 5 и более 3 — 6,5
Керамическая черепица от 1 : 5 до 1 : 0,5 50 — 60
Цементная черепица от 1 : 5 до 1 : 0,5 45 — 70
Металлочерепица от 1 : 5 и более 3,6 — 5,5

Угол ската крыши может выражаться как в градусах, так и в процентах и дробью (отношение высоты крыши к пролету). Измерить угол ската смонтированной крыши можно при помощи специального инструмента (уклономер, транспортир, строительные уровни с поворотными линейками, лазерные измерители). Когда же речь идет о создании новой кровли, то для определения и задания нужного уклона удобно пользоваться дробным отношением высоты конька к длине пролета.

Уклон кровли = Высота в коньке, м ⁄ Половина пролета, м. Если нужно выразить в процентном отношении, то: Уклон кровли = (Высота в коньке, м ⁄ Половина пролета, м) × 100.

Нагрузка от кровли

Следующая схема с указанием кровельных материалов наглядно показывает уклон крыши как в градусах, так и в отношении высоты к пролету:

1) Стружка, гонт, щепа.
2) Черепица, асбестоцементные и битумные плитки, сланцевые плитки.
3) Рулонные материалы четырехслойных кровель с защитным слоем гравия, втопленного в горячую мастику, а также лотки ендов таких же кровель.
4) Рулонные материалы трехслойных кровель с защитным слоем гравия, втопленного в горячую мастику.
5) Рулонные материалы трехслойных кровель без защитного слоя.
6) Рулонные материалы для двухслойных кровель, наклеиваемые на горячих и холодных мастиках, металлочерепица.
7) Волнистые асбестоцементные листы унифицированного профиля.
8) Черепица.
9) Асбестоцементные листы усиленного профиля.
10) Листовая сталь.
11) Асбестоцементные листы обыкновенного профиля.
h — высота конька.
l ⁄ 2 — расстояние по горизонтали (проекция) от конька до карнизного свеса.

Рассмотрев таблицу и схему, стоит отметить, что вес кровельного материала из одной группы может отличаться. Производители имеют свои технологии производства, и их продукция отличается толщиной, составом. Поэтому при выборе конкретного материала стоит изучить техническую документацию.

Если помещения под крышей планируется делать жилыми, то в состав кровельного пирога добавляется слой утеплителя. И нагрузка от утеплителя рассчитываются исходя из его толщины и удельного веса.

Таблица удельного веса разных видов утеплителя:

Вид утеплителя Показатели удельного веса (плотности), кг ⁄ м³
минимальный максимальный
Минеральная вата 50 200
Пенопласт 100 150
Экструдированный пенополистирол 28 60
Пеноизол 10 10
Вспененный полиэтилен 24 60
Пеностекло 100 400

В нежилых (холодных) чердаках утепляется только перекрытие, и в этом случае утеплитель не учитывается в расчете нагрузки на крышу.

Нагрузку оказывает и отделка внутренней части мансардной крыши. В зависимости от применяемого материала (гипсокартон, фанера, вагонка) меняется и вес обшивки, воздействующей на стропильную систему.

Для расчета нагрузки от обшивки внутренней части кровельного пирога необходимо объемный вес используемого материала умножить на его толщину. В качестве примера рассмотрим обшивку крыши изнутри влагостойкими гипсокартонными листами толщиной 12,5 мм (0,0125 м). Объемный вес гипсокартона 850 кг ⁄ м³ умножаем на 0,0125 м и получаем значение 10,6 кг ⁄ м².

Особенности монтажа

Монтаж крыши проходит в несколько этапов. Можно выделить основные из них:

  1. Закрепить мауэрлат к стенам.
  2. Собрать стропильные фермы.
  3. Сделать конёк.
  4. Закрепить обрешётку.
  5. Завершить кровельные работы.

Работая с деревом, следует проводить обработку поверхностей антигрибковым средством, чтобы деревянные части служили долгое время. Также, чтобы дерево в скором времени не сгнило, древесину перед монтажом нужно хорошо просушить. Сушка на открытом воздухе подойдёт, этот способ лучше, чем если сушить дерево искусственным путём.

Если ваш дом атаковала плесень, прочитайте статью как избавиться от грибка в квартире на стене.

Конёк

Конёк может быть выполнен самыми различными способами. Основное требование к нему — отсутствие значимого прогиба под действием вертикальных нагрузок, в противном случае появляется горизональный распор стропил.

Несущая стена

При наличии несущей стены по центру дома она может использоваться для восприятия и передачи нагрузок от конька. Коньком может являться смонтированный поверх стены мауэрлат (верхняя обвязка), либо же уложенная горизонтально доска сечением не менее 38×140 уложенная на вертикальные стойки сечением не менее 38×89, установленные с шагом не более 1.2 м.

Коньковые балки

В качестве несущего конька можно использовать коньковые балки выполненные из различных материалов и имеющие различные конструкции. При этом необходимо учитывать, что просадка конька под вертакальной нагрузкой в рассматриваемой стропильной системе неминуемо приводит к возникновению горизонтальных распорных сил на концах стропил. В то же время предельная величина перемещения концов стропил ограничена и линейно зависит от просадки конька, что позволяет учесть её при проектировании.

Читайте также:  Подшивка свесов кровли софитами

Наиболее просты в исполнении и расчёте коньковые балки, выполненные из трёх и более сплочённых досок. Для исполнения коньковых балок под большие пролёты возможно использование LVL балок и плоских ферм.

Расчет деревянных стропил крыши

Обычно в частном строительстве для устройства крыши дома используется деревянная стропильная система, которая обычно состоит из стропил (верхний пояс стропильной системы), обрешетки, подкосов, затяжек, стоек и прогонов.

Основным элементом из них являются стропила. Именно от их надежности зависит «сложится» ли ваша крыша или нет.

Поэтому для того, чтобы этого не случилось данные конструкции необходимо рассчитывать — делать подбор минимально допустимого сечения по прочности и прогибу.

1. Калькулятор

2. Инструкция к калькулятору

Сделать это Вы можете на данной странице, где Вам предлагается произвести расчет деревянных стропил крыши (расчет обрешетки см. другой калькулятор) для восьми типов стропильной системы:

  • Тип 1 — односкатная крыша, в которой стропила опираются на две опоры.
  • Тип 2 — в основе стропильной системы лежит треугольник, стропилины которого опираются по двум точкам.
  • Тип 3 — двухскатная крыша, состоящая из треугольной стропильной системы, в которой используются подкосы.
  • Тип 4 — треугольная арка с затяжкой на опорах.
  • Тип 5 — стропила крыши с шарнирным опиранием по концам и жестким защемлением в области конька.
  • Тип 6 — в стропильной системе каждая стропилина опирается на три опоры.
  • Тип 7 — стропильная система, в которой стропилины соединены приподнятой затяжкой.
  • Тип 8 — стропильная система мансардной крыши, которая опирается на четыре опоры и имеет затяжку в области верхних опор.

Примечание: Данный список можно было еще долго и долго продолжать. Но даже если Ваша крыша точно не соответствуют перечисленным типам, благодаря данному калькулятору Вы все равно сможете ее рассчитать. Просто нужно подобрать наиболее подходящий из предложенных.

Исходные данные

Условия эксплуатации:

Срок службы — здесь указывается срок, на протяжении которого конструкции должны исправно работать.

Про остальные параметры (длины (L и L0), шаг стропил (K), высоты крыши (Н, Н1 и Н2)) и так все понятно. Здесь просто нужно смотреть на рисунок.

Характеристики стропилин:

Для справки, стропилина — это одна из досок стропил.

Материал — здесь выбирается порода дерева, из которой будут изготовлены стропилины, а впоследствии и стропила.

Ширина (B) и высота (D) — размеры сечения стропилины.

Сорт древесины — здесь выбирается сорт древесины, из которого будут изготовлены стропилины.

Пропитка — ставится «Да», если древесина будут подвержена глубокой пропитке антипиренами под давлением.

Нагрузка:

По СНиП «Нагрузки и воздействия» нагрузка на стропила может быть неравномерной. Другими словами, стропилина слева может быть нагружена больше, чем стропилина справа (подробнее об этом в статье: сбор нагрузок на кровлю и стропила).

Поэтому, если рассчитывается лишь одна стропилина, то нормативные (qн)  и расчетные (qр) нагрузки берутся максимальные (в нашем случае слева).

А если расчет стропил крыши производится так, как в случае с затяжками (когда рассчитывается стропило целиком), то нужно указывать и нагрузки слева (qн1, qr1) и нагрузки справа (qн2, qr2).

Результат

Длины (L1 и L2) — расчетные длины стропилин.

Углы наклона (P, P1 и P2) — углы наклона стропил и подкоса. В случае с подкосом угол наклона Р2 желательно делать в пределах 45-53°.

Реакции (VA, VB и VC) — реакции, возникающие на опорах.

Усилия (NA, NC, ND и NE) — усилия, возникающие в затяжке.

Гибкость стропилины — параметр необходимый для расчета стропил на сжатие.

Расчет по прочности:

Gстропил. — напряжение, возникающее в стропилах.

Rтреб — требуемое расчетное сопротивление древесины. Если возникающее напряжение превышает его, то стропилы по прочности не проходят. В этом случае нужно, либо уменьшать шаг стропил, либо увеличивать их сечение.

Запас — в случае, если Gстропил.>Rтреб, то здесь показывается на сколько превышено напряжение в стропилах; в противном случае (Gстропил.

Основные виды двухскатной крыши

1. Симметричная двухскатная крыша

Основные виды двухскатной крыши

Самый простой вариант устройства крыши. Нагрузки равномерно будут распределяться на несущие стены. Монтировать различные крепительные элементы стропил можно монтировать почти в любом месте чердачного помещения. Одним из недостатков является уменьшение полезной площади чердака, устроить комнаты в данном случае проблематично.

2. Асимметричная двухскатная крыша

Основные виды двухскатной крыши

При таком устройстве крыши один скат получается более 45 градусов. В данном случае происходит увеличение полезной площади чердака, что позволяет возвести конструкции комнат второго этажа. При данной конструкции крыши нагрузки будут распределяться на несущие стены неравномерно. Требуется более тщательный расчет конструкции.

двухскатная крыша

Основные виды двухскатной крыши

После устройства данного вида вполне реально устройство настоящего второго этажа в жилом доме. Данная конструкция более сложная в монтаже, чем вышеперечисленные две, но на ломаную крышу уже давно индивидуальные застройщики обратили особое внимание. Ломаная двухскатная крыша имеет еще и достаточно привлекательный внешний вид, придает зданию более «солидный» статус.