Упрощённый метод расчета стропильной системы. Несложный математически расчёт включает минимум формул, на основании которого можно достаточно быстро и правильно принять решение относительно сечения стропил и ширины пролёта.

Стандартная методика расчёта стропильной конструкции в соответствии со СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» содержит довольно много сложных подсчётов и справочных величин.

Методика расчёта стропильной системы двускатной крыши с вальмой, полувальмовой или фронтоном без дополнительных конструктивных элементов — козырьков, башен, скворечников и т. д. с углом ската не меньше 45º.

Традиционная методика расчёта исходит из следующего принципа: под расчётную нагрузку подбирается конструкция кровли и сечение балок. Но в настоящее время это не полностью соответствует современным требованиям и поэтому исходными данными лучше считать следующие показатели:

• Требования к конструкции крыши — в первую очередь наличие мансардного этажа (жилого или технического использования), расположение мансардных окон.
• Существующие размеры дома или границы постройки. 70% частных домов находятся в относительно плотной застройке — это тоже стоит учитывать при проектировании кровли.
• Ограниченная площадь участка и возможные требования соседей в отношении солнечного света могут внести свои коррективы.
• Унификация. Стропильная система относится к многоэлементным конструкциям. Представляется рациональным привести к одному стандарту максимальное количество элементов.

Выполнить требования к конструктивным особенностям крыши является наиболее сложным требованием. После того, как стало известно, какие функции должна выполнять стропильная систем — прямые или комбинированные — можно приступать к стадии проектирования.

Создание эскиза. Данный этап является одним из решающих — так в нём мы узнаем примерные размеры элементов. Главный из них — стропильная ферма — станет основой дальнейших расчётов. В основу самого чертежа лягут два исходных параметра:

1. Пролёт между несущими стенами. Важно, чтобы опорные точки стропильной системы, которые передают вертикальные нагрузки, располагались по осям несущих стен или опор. Расстояние от проекции конька до стены называется полупролёт.
2.  Высота конька от перекрытия. Этот параметр складывается из функциональных особенностей конструкции — высота потолка мансарды, доступного чердака или «глухого» чердачного пространства.

Известно, что 75% простых стропильных систем составляют кровли с прямым и «ломаным» скатом. Это существенно влияет на расчёты, поэтому мы сразу разделим эти виды. Так как в основе любой стандартной кровли лежит треугольная конструкция, мы постараемся ограничиться одной формулой — теоремой Пифагора:

с² = a² + b²

На этом этапе можно довольно точно подсчитать площадь скатов и расход кровельного материала вместе с обрешёткой. Для этого достаточно воспользоваться расчётом стропильной системы двускатной крыши онлайн, который предоставляют многие сайты.

Прямой равносторонний скат. Переносим на эскиз размеры перекрытия или расположение несущих стен (конструкция не всегда подразумевает наличие деревянного перекрытия) в масштабе. Затем отмечаем точку конька и проводим прямые к стенам с учётом принятого вылета крыши. Эти прямые уже можно замерять и умножать на масштаб — получим длину стропильной ноги.

В соответствии с выбранной структурой организации внутреннего пространства (объединённое или разделённое) располагаем подстропильную затяжку (ригель) и определяем её длину. Располагаем на чертеже упоры, откосы и вертикальные стойки. Пролёты не должны быть больше 2 м, а стропилы должны обязательно иметь промежуточный подкос. При этом достаточно придерживаться примерных рамок допусков.

Применяя формулу отношения сторон прямоугольного треугольника, можно рассчитать любой из размеров стропильной фермы. Остальные размеры можно снять с чертежа через масштаб. Главная задача — получить размеры каждого из элементов.

Ломаный скат. Такой вид кровли всегда принимается в связи с устройством мансарды или надстройкой жилого этажа. Он имеет одну характерную особенность — ряд вертикальных стоек в месте пересечения скатов и подстропильный ригель, который может располагаться как на уровне верха этих стоек, так и под коньком. Ряды стоек и ригелей формируют стены и потолок мансардного помещения.

Аналогичным образом переносим на чертёж основные элементы — сначала стены и перекрытие, затем ряд стоек и ригелей (на уровне потолка), затем соединяем их линиями, которые довольно точно покажут форму излома скатов. После замеров и вычислений следует сложить длины всех элементов стропильной фермы и прибавить к полученному числу 10%. Это будет общая длина конструктива одной фермы (ОДК1).

Подбор сечения стропил и унификация. Сечение элементов системы, особенно стропильных ног, напрямую зависит от пролёта между опорами в центральной части. Из всех пиломатериалов для стропильной системы подходят брус и доска (не считая заводских клеёных ферм). При этом доска имеет гораздо лучший показатель отношения сечения к прочности на изгиб. В нашем случае речь идёт о надёжности стропил, для которых используют именно доску, т.к. есть запас глубины пазухи для закладки утеплителя. Устраивать пролёты стропильных ферм более 6 метров без промежуточных опор не рекомендуется.

При сращивании двух досок для создания вертикальной опоры необходимо проложить между ними в местах крепления обрезки досок 25 мм (так называемые «бобышки») с шагом 300–400 мм. Так прочность опоры будет выше по сравнению с прямым сращиванием.

После определения достаточного сечения доски можно вычислить объём одной стропильной фермы. Для этого умножаем ОДК-1 на площадь сечения доски. Полученный объём одной фермы (ОФ1) будет использован при подсчёте общего объёма.

Расчёт шага стропильных ферм. Шаг стропил мансардной стропильной системы зависит от толщины и конструкции стропильных ферм. Разделив длину продольной (параллельной коньку) стены на выбранный шаг, мы получим количество стропильных ферм (N). Таким образом мы сможем вычислить длину доски для ферм: ОДК1 × N объём доски для ферм: ОФ1 × N или ОДК1 × Sсечения доски × N.

Таблица зависимости ширины пролёта и толщины стропил.

Таблица зависимости шага от толщины.

Расчёт мауэрлата. Если стропильная система устраивается на деревянном перекрытии, то вся горизонтальная обвязка относится к нему. Мы рассмотрим вариант с мауэрлатом по каменной стене. Поскольку вертикальные стойки, подкосы и прогоны включены в расчёт фермы, нам осталось подсчитать горизонтальную обвязку. Здесь есть простое правило — она должна быть толщиной не менее двойной стропильной ноги. Если общая масса кровли (вместе с обрешёткой и кровельным материалом и снегом) ощутимо высока, следует применить три слоя доски. Объём доски для мауэрлата будет равен длине несущих стен, умноженной на сечение доски и на количество слоёв. Мауэрлат, выполненный из нескольких слоёв, лучше свяжется по углам.

Общий подсчёт. Складываем все полученные объёмы вместе и прибавляем 20% на отходы и подрезку. Количество металлических изделий и крепёжных элементов определяется индивидуально. Достоверно известно лишь то, что чем их больше, тем лучше. Все приведённые величины и пропорции зависимости взяты из нормативно-справочной литературы.

Несмотря на кажущуюся простоту, этот адаптированный расчёт способен соперничать в точности с онлайн-калькуляторами стропильной системы. Но последнее слово всегда остаётся за тем, кто будет исполнять проект.

Источник: kirpichdelo.ru