Программа для проектирования стропильной системы крыши

Требования к качеству материала

Проект кровли для расчета количества деревянных стропил

Если осуществляется расчет деревянных стропил, то помимо таких параметров, как длина и сечение, нужно учитывать и качество строительного материала.

Стропила для крыши своими руками изготавливают из древесины лиственных и хвойных пород.

Основные требования к материалу изложены в ГОСТ 2695-83 и ГОСТ 8486-86. Среди них:

• Допускает наличие сучков в количестве не более трех на метровый участок, размер сучков не должен превышать30 мм.
• Допускается наличие несквозных трещин, не превышающих ½ длины;
• Влажность пиломатериала не должна быть выше 18% при измерении влагометром.

При приобретении материала, из которого планируется монтировать стропильные системы – снип предписывает проведение проверки документа о качестве, в котором указаны:

• Данные о производителе;
• Номер стандарта и название изделия;
• Размер изделия, влажность и использованная порода древесины;
• Количество отдельных элементов в упаковке;
• Дата выпуска данной партии.

Поскольку дерево материал натуральный, оно требует проведение предмонтажной подготовки. Эта подготовка планируется на стадии, когда проектируется стропильная система – снип предусматривает проведение защитных и конструктивных мероприятий.

К защитным  мероприятиям относят:

• Обработку древесины антисептиками для предотвращения преждевременного загнивания;
• Обработку древесины антипиреновыми пропитками для защиты от возгорания;
• Обработку биозащитными составами для защиты от насекомых-вредителей

К конструктивным мероприятиям можно отнести:

• Установка гидроизоляционных прокладок в месте соприкосновения кирпича и деревянных конструкций;
• Создание гидроизоляционного слоя под кровельным материалом и пароизоляционного – со стороны помещений перед слоем утеплителя;
• Оборудование вентиляции подкровельного пространства.

При соблюдении все требований технологии стропильная система деревянного дома приобретет более высокие прочностные качества, и конструкция крыши прослужит долго, не требуя проведения ремонта.

Используемые материалы

Вальмовая кровля хороша тем, что для ее сооружения используют самые простые, общедоступные материалы. Это упрощает монтажные работы и не дает разорится на строительстве. Для изготовления стропильной системы применяют:

1. Металл. Оцинкованные уголки и двутавровые балки выдерживают большую нагрузку, не деформируясь, не поддаются коррозии. Однако имеют большой вес и высокую стоимость.

2. Дерево. Древесина, напротив, весит мало и стоит недорого, однако, как любой природный материал, подвержена гниению, действию вредителей и огня.

Не смотря на недостатки, дерево является более популярным материалом. Так как с помощью правильном обработке его можно сделать практически неуязвимым к внешним воздействиям. Достаточно лишь обработать деревянные элементы антисептическим составом и антипиреном для защиты от возгораний.

Грамотно рассчитанная и построенная согласно строительным нормам, кровля вальмового типа защитит обитателей дома от непогоды, поддержит комфортный температурный режим и украсит собой его внешний облик.

С висячими стропилами

Это системы, у которых стропильные ноги опираются только на наружные стены без промежуточных опор (несущих стен). Для двускатных крыш максимальный пролет составляет 9 метров. При установки вертикальной опоры и системы подкосов увеличить его можно до 14 метров.

Висячий тип стропильной системы двускатной крыши хорош тем, что в большинстве случаев нет необходимости ставить мауэрлат, а это делает установку стропильных ног проще: не нужно делать врубки, достаточно скосить доски. Для связи стен и стропил используется подкладка — широкая доска, которую крепят на шпильки, гвозди, болты, ригеля. При таком строении большая часть распирающих нагрузок компенсирована, воздействие на стены направлено вертикально вниз.

Виды стропильных систем с висячими стропилами для разных пролетов между несущими стенами

Стропильная система двухскатной крыши для небольших домов

Существует дешевый вариант стропильной системы, когда она представляет собой треугольник (фото ниже). Такое строение возможно, если расстояние между наружными стенами не более 6 метров.  Для такой стропильной системы можно расчет по углу наклона не делать: конек должен быть поднят над затяжкой на высоту не менее 1/6 длины пролета.

Но при таком построении стропила испытывают значительные изгибающие нагрузки. Для их компенсации или берут стропила большего сечения или врубку коньковой части делают так, чтобы их частично нейтрализовать. Для придания большей жесткости в верхней части с обоих сторон прибивают деревянные или металлические накладки, которые надежно скрепляют вершину треугольника (тоже смотрите не картинке).

На фото также показано, как дорастить стропильные ноги для создания свеса кровли. Делается врубка, которая должна выходить за пределы линии, проведенной от внутренней стены вверх. Это необходимо, чтобы сместить место надреза и уменьшить вероятность надлома стропила.

Коньковый узел и крепление стропильных ног к подкладной доске при простом варианте системы

Для мансардных крыш

Вариант с установкой ригеля — используется при организации под крышей жилого помещения — мансарды. В этом случае он является основой для подшивки потолка расположенного ниже помещения. Для надежной работы системы такого типа, врубка ригеля должна быть безшарнирной (жесткой). Лучший вариант — полусковороднем (смотрите на рисунке ниже). В противном случае крыша станет неустойчивой к нагрузкам.

Стропильная система двухскатной крыши с приподнятой затяжкой и узел врубки ригеля

Обратите внимание на то, что в этой схеме присутствует мауэрлат, а стропильные ноги для повышения устойчивости конструкции должны выходить за пределы стен. Для их закрепления и стыковки с мауэрлатом делается врубка в виде треугольника

В этом случае при неравномерной нагрузке на скаты, крыша будет более стабильна.

При такой схеме почти вся нагрузка ложится на стропила, потому их необходимо брать большего сечения. Иногда приподнятую затяжку укрепляют подвеской. Это необходимо для предотвращения ее прогиба, если она служит опорой для материалов обшивки потолка. Если затяжка небольшой длины, ее можно подстраховать по центру с двух сторон досками, прибитыми на гвозди. При значительной нагрузке и длине таких страховок может быть несколько. В этом случае тоже достаточно досок и гвоздей.

Для больших домов

При значительном расстоянии между двумя наружными стенами устанавливается бабка и подкосы. Такая конструкция обладает высокой жесткостью, так как нагрузки компенсированы.

Стропильная система двухскатной крыши для большого пролета и узлы врубки конька и стропил

При таком длинной пролете (до 14 метров) сделать затяжку цельной сложно и дорого, потому ее делают из двух балок. Соединяется она прямым или косым прирубом (рисунок ниже).

Прямой и косой прируб для соединения затяжки

Для надежной стыковки место соединения усиливается стальной пластиной, посаженной на болты. Ее размеры должны быть больше размеров врубки — крайние болты вкручиваются в цельную древесину на расстоянии не менее 5 см от края врубки.

Для того чтобы схема работала нормально, необходимо правильно сделать подкосы. Они передают и распределяют часть нагрузки от стропильных ног на затяжку и обеспечивают жесткость конструкции. Для усиления соединений используются металлические накладки

Крепление подкосов для стропильной системы висячими стропилами

При сборке двухскатной крыши с висячими стропилами сечение пиломатериалов всегда больше, чем в системах с наслонными стропилами: точек передачи нагрузки меньше, следовательно на каждый элемент приходится большая нагрузка.

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.

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.

Ограничения в использовании онлайн калькулятора

Кровельные калькуляторы, предлагаемые интернет-ресурсами — доступный и очень быстрый способ получить необходимую информацию. Но как любые механизмы, рассчитанные на массового пользователя, такие калькуляторы склонны применять обобщенные приемы вычисления. Хуже всего то, что процесс вычислений скрыт от обратившегося к калькулятору человека; перепроверить информацию на выходе весьма затруднительно.

Калькулятор расчета крыши дома может содержать некие (допустимые) разбросы параметров, которые, тем не менее, скажутся на конечном результате. Среди возможных результатов, которые могут содержать неточные (приблизительные) величины, встречается:

Определение общего количества кровельного материала

Стройматериал никогда не укладывается стык в стык, поэтому площадь поверхности крыши и площадь покрытия всегда будут отличаться. При вычислениях кровельную площадь стандартно увеличивают на 15% — это обеспечивает запас при формировании нахлеста.

Видео описание

О расчете двускатной крыши бесплатным калькулятором в следующем видео:

Если крыша имеет сложную конструкцию, расчет тоже усложняется, поскольку опытный проектировщик параллельно решает дополнительную задачу минимизирования отходов. Для таких целей применяют разные алгоритмы (с разной накапливающейся ошибкой и с разным итогом), какой из них вложен в калькулятор, известно только его разработчикам.

Считается, что калькулятор помогает сэкономить на покупке стройматериалов. Но при монтаже кровли сложной формы в таком случае нередко оказывается, что были приобретены лишние (зачастую недешевые) материалы. Обратная ситуация, когда материала не хватает и приходится оплачивать незапланированную покупку и доставку, не менее досадна.

Определение уклона для кровли

Строительные нормы предписывают минимальные показатели уклона для каждого кровельного материала. Они рассчитываются с учетом наклона крыши и дополнительных показателей (ветровой и снеговой нагрузки). Специалисты выполняют расчеты по нормам СНиП «Нагрузки и воздействия» и по дополнительным нормам проектирования. Какие показатели использует в работе кровельный калькулятор, проверить не представляется возможным.

Расчет кровли: как избежать ошибок

В расчетах можно пойти одним из следующих путей:

• Расчет кровли провести вручную. При наличии базовых знаний по геометрии, сделать предварительные расчеты можно и вручную. Для этого достаточно запастись бумагой, карандашом, обычным калькулятором, и вспомнить, что любая крыша — это набор простейших фигур (прямоугольников и треугольников), расчет площади которых описывается простейшими формулами из школьного курса. Способ плохо работает, если расчеты усложняются. На них уходит много времени и возрастает риск ошибки.
• Расчет кровли провести в онлайн сервисе. При этом стоит учитывать, что значения всегда получаются усредненные; возможно, для запланированного вами дома потребуется индивидуальное решение.
• Расчет кровли калькулятором проконтролировать вручную. Кровельные онлайн калькуляторы являются удобным способом смоделировать конструкцию крыши и узнать требуемое количество стройматериалов. Расчет простых конструкций проверить достаточно легко, но если у вас нет профильного образования, путаница с коэффициентами и процентами неизбежна. Отличающиеся результаты станут причиной продолжительных перепроверок и поиска ошибок, а также недоверия к способностям калькулятора (или своим).

Проверка результатов расчета потребует времени и внимательностиИсточник transsib6.ru

Профессиональный расчет кровли. Для предварительных расчетов с целью определиться с материалами и конструкцией крыши этот способ явно не подойдет. Но при заказе дома под ключ, строительная компания подготовит полноценный проект, в котором будут указаны все выкладки по расчетам и смета. Кроме того, как раз предварительные расчеты специалисты могут вам сделать еще на этапе обсуждения проекта.

Кровельный онлайн калькулятор принято считать хорошим инструментом для определения основных параметров будущей крыши. Но профессиональные строители рекомендуют использовать его только для приблизительной оценки количества и стоимости стройматериалов. Также калькулятор может стать незаменимым инструментом для сравнения затратности различных технологий.

Результаты расчетов

Крыша:

Угол наклона крыши: градусов.
Угол наклона подходит для данного материала.
Угол наклона для данного материала желательно увеличить!
Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: м2.
Примерный вес кровельного материала: кг.
Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: кг/м2.
Длина стропил: см.
Количество стропил: шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки (для всей крыши): рядов.
Равномерное расстояние между досками обрешетки: см.
Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: шт.
Объем досок обрешетки: м3.
Примерный вес досок обрешетки: кг.

Аркон

В Арконе при проектировании крыши дома на начальном этапе пользователь может выбрать нужную разновидность крыши. После этого он может внести нужные изменения и уточнения в выбранную конструкцию. При этом прорисовывать стропильную систему от начала до конца не нужно, она уже заложена в программное обеспечение. У вас есть возможность выбрать одну из следующих форм крыш:

• односкатная или двускатная;
• свободная форма;
• вальмовая или полувальмовая конструкция;
• мансардная с фронтоном в торцах;
• мансардно-вальмовая разновидность;
• сферическая;
• плоская крыша;
• двускатная с рейкой для крепления.

Если зайти в редактор, то можно изменять типовую конструкцию. Для этого нужно установить свои числовые значения в окошко со значением угла наклона скатов, высотой фронтонов, расположением водосточных желобов. Нажав на кнопку просмотра, вы сразу увидите результат.

Зайдя в раздел «Инфо», вы получите всю подробную информацию о разработанной вами конструкции, а именно:

• длины стропил;
• площадь кровли;
• протяжённость водосточных желобов;
• коньки;
• ветровые фронтоны;
• рёбра крыши;
• объёмы пиломатериалов;
• данные выводятся в нескольких вариантах (без учёта слуховых окон, отдельно по этим окнам и общие показатели);
• в случае необходимости можно получить ориентировочный перечень пиломатериалов, нажав на кнопку «Список».

При этом стоит учитывать, что все длины округляются до 5 см. Однотипные пиломатериалы после округления будут объединены в один раздел. Но в каталоге они будут разбиты по разновидностям, габаритам, сечению.

Чтобы определить высоту мансардного этажа с опорой, нужно воспользоваться кнопкой «Ассистент». Если на открывшейся вкладке перейти в раздел «Общее», то там можно узнать высоту чердачного этажа и другие величины. Кроме этого, софт позволяет выбирать разновидность кровельного покрытия. Вы можете подобрать расцветку, фактуру и материал.

Результаты расчетов

Крыша:

Угол наклона крыши: градусов.

Угол наклона подходит для данного материала.

Угол наклона для данного материала желательно увеличить!

Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: м2.

Примерный вес кровельного материала: кг.

Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: кг/м2.

Длина стропил: см.

Количество стропил: шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки (для всей крыши): рядов.

Равномерное расстояние между досками обрешетки: см.

Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: шт.

Объем досок обрешетки: м3.

Примерный вес досок обрешетки: кг.

Способы соединения (сращивания) стропил

Существует несколько методов сращивания стропил:

• соединение досок встык;
• сращивание стропил методом «косой прируб»;
• увеличение длины стропил внахлест.

Соединение стропильной ноги  встык достигается путем соединения торцевых частей двух досок, обрезанных строго под углом в девяносто градусов. Место стыковки досок закрывается накладками с обеих сторон, причем, длина накладок должна быть не менее 50см.

соединение стропила встык

Дополнительные коротыши, закрывающие соединение стропил по длине,  прибиваются гвоздями или длинными саморезами в шахматном порядке. Иногда соединение досок может быть выполнено с применением металлических пластин скрепляемых с древесиной при помощи болтов и гаек.

Метод косого прируба подразумевает соединение стропильных ног под углом в сорок пять градусов. Концы каждого соединяемого элемента должны быть обрезаны под  углом. Приложенные друг к другу концы досок  скрепляются   сквозным соединением при помощи болтов, имеющих диаметр  12-14 мм.

метод косого прируба

Третий способ соединения стропил, называемый внахлест, заключается в том, что концы досок  укладываются  один на другой с заходом не менее метра

При этом вид среза торцов досок не играет важной роли, и может быть любым. Соединяют доски между собой или гвоздями, саморезами или болтами с шайбами и гайками все в том же шахматном порядке

соединение внахлест

Стропильные ноги могут быть спаренными или составными.

При возведении вальмовых крыш максимальная длина стропил наблюдается у  тех, которые с торца здания образуют треугольные фронтоны. Иначе они называются накосными или диагональными. Для этого вида стропил наиболее подходящий вариант будет спаривание стропильных досок. Способ заключается в наложении двух досок друг на друга и скрепления их между собой в шахматном порядке гвоздями или саморезами по дереву. Если спаренные стропила требуется удлинить, то делается это одновременно встык и внахлест со второй частью спаренного стропила.

стропила составные

Сращивание стропил по длине можно получить,  используя конструкцию составного стропила. Для этого берутся две одинаковые по размерам доски, между ними вставляются короткие обрезки доски одинаковой толщины. Длина вкладышей должна быть равной высоте двух досок или больше, но никак не меньше.

Скрепление досок между собой происходит при помощи гвоздей или саморезов, расположенных в два ряда. Использование составных стропил позволяет экономить пиломатериал, поскольку в нижней части стропила, где происходит основная нагрузка, его можно сделать усиленным ,составным из двух досок, а в верхней коньковой части оставить одну доску. Т. е. внизу стропило будет иметь толщину равную трем доскам (с учетом вкладыша), вверху толщину одной доски.

Важно помнить, что составные стропила нельзя применять в качестве накосных или диагональных стропил, при устройстве вальмовых или полувальмовых кровель. Сращивание стропил с мауэрлатом или балками перекрытия производится путем устройства врубок и врезок.  Такие соединения подразумевают под собой вход одного элемента в другой, благодаря специальной  конфигурации соединения

Существуют различные виды врезок, но все они относятся к категории узлов соединения стропильной системы. Также соединяются между собой стропильные ноги в верхней части – на коньке кровли

Сращивание стропил с мауэрлатом или балками перекрытия производится путем устройства врубок и врезок.  Такие соединения подразумевают под собой вход одного элемента в другой, благодаря специальной  конфигурации соединения. Существуют различные виды врезок, но все они относятся к категории узлов соединения стропильной системы. Также соединяются между собой стропильные ноги в верхней части – на коньке кровли.

Возведение стропильной системы из досок обходится дешевле, чем из бруса, а прочность всей конструкции  от этого не становится меньше.

Также советуем посмотреть:

• Выход на кровлю: какой способ выбрать?
• Система внутреннего водостока
• Битум кровельный: устройство и ремонт кровли
• Узел прохода через кровлю

См. также

Виды копчения

Заливка

Как определить угол наклона?

Для вычисления угла наклона в расчёт берут материал кровли:

• не менее 22 градусов для шифера (иначе – вода попадёт в зазоры);

• металлочерепица – не менее 14 градусов (в противном случае листы сорвёт сильным ветром);

• профилированный настил – не менее 12 градусов;

• битумочерепица – не более 15 градусов (при превышении слезание элементов с крыши, ибо закрепляются они на мастике).

Рулонные материалы – угол в 3-25 градусов. Параметр определяется количеством слоёв: чем их больше, тем выше угол наклона. При повышении угла наклона чердак увеличивается в объёме, а с ним и количество материалов, затраченных на возведение крыши.

Можно вместо крыши установить толстое перекрытие –и покрыть его битумом. В этом случае перекрытие отбортовывается на небольшую высоту со всех сторон по периметру. В любом месте бортика просверливается отверстие для стока воды, в которое вводится водосток. Тогда и крыша не нужна как таковая – чердак будет полностью отсутствовать. Но такое решение имеет ряд недостатков, один из которых – образование толстого слоя ряски и водорослей на рубероиде, выполняющем роль мощной гидроизоляции. К тому же зимой там будет скапливаться снег и лёд. Летом это перекрытие будет перегреваться, отчего в доме будет очень жарко.

Разберемся, как рассчитывается угол ската.

1. Для треугольника чердака в разрезе вычисляется тангенс острого угла, на который и наклоняются стропила, обрешётка и кровля. Этот тангенс равен отношению высоты кровли к полудлине основания (перекрытия). Число должно получиться равным менее единицы.

2. Арктангенс («обратный тангенс») полученной величины в сумме даёт угол в радианах, который переводится в градусы (радиан равен приближённо 57 градусам).

Угол наклона крышного настила (стропила, обрешётка и кровля) может быть вычислен и экспериментально. Некоторые мастера оценивают данную величину лишь по теореме Пифагора и общим рекомендациям к углу наклона, располагая конкретными досками (например, 6-метровыми) для балок и стропил. Иногда бывает, что строительство дома – начиная с закладки фундамента – происходит в соответствии с длиной заранее купленных досок и/или бруса, идущих на стропильную систему и имеющихся в данный момент в продаже. То есть квадратура дома, если позволяет площадь участка, рассчитывается с крыши (стропильной системы), под будущие стропила которой и подгоняется закладка фундамента и выкладка стен. Это делают, чтобы не тратить лишнее время на перерасчёт и лишнее пиление/сращивание досок, а сразу же изменить проект должным образом, не подгоняя крышу под него.

Виды кровельных покрытий

При определении используемого материала для определенного вида кровли, учитывается угол наклона поверхностей.

Черепица

Наиболее распространенный материал при устройстве кровли подобного типа. Черепица бывает цементной, керамической, мягкой битумной, металлической.

Шифер

Применим ко всем видам вальмовых кровель. На выбор вида материала влияет тип чердачного помещения. Если планируется создание мансарды, от металлического шифера (профилированных листов) лучше отказаться. Оптимальным для жилых помещений является еврошифер, состоящий из стеклоткани и битумной пропитки. Минусом его считается только высокая стоимость.

Пример расчетов четырехскатной крыши в видео:

Строительство дома является сложным и кропотливым процессом

Особое внимание следует уделять проведению расчетов, перепроверяя каждый результат. Онлайн калькулятор поможет выполнить необходимые вычисления, но всегда надо помнить, что такие онлайн-сервисы – это скорее помощники по предварительной оценке стоимости и количества материалов

Использовать для работы полученные таким путем данные не станет ни один уважающий себя специалист.

ТОП-10 лучших материалов для шумоизоляции пола