Правила выполнения расчета стропил односкатной крыши

Перед началом строительства односкатной крыши составляют проект в основе которого лежит расчёт стропильной системы.

Деревянный каркас для кровли представляет собой рамные конструкции в виде прямоугольных треугольников, катеты которых — стойки и балки перекрытия, а в роли гипотенузы выступают стропила.

Правильный расчёт стропил обеспечивает надёжность и долговечность односкатной крыши.

Основные значения

Чтобы приступить к расчёту элементов стропильной системы, нужно собрать исходные данные. Для этого потребуется определить следующие значения:

• материал несущих стен;
• равенство или разница высот фасадной и задней стены;
• размер периметра здания и определение длины пролёта перекрытия;
• угол наклона кровли и его направление;
• материал элементов стропильной системы.

Материал несущих стен

Для возведения зданий и сооружений под односкатную крышу применяют кладочный материал, такой, как:

• кирпич,
• шлакоблок,
• природный и искусственный камень,
• гипсоблоки.

Для деревянных домов и строений используют профилированный брус и брёвна. Чаще всего кладку несущих стен делают из красного или силикатного кирпича для домов, флигелей, дач и подсобных сооружений.

Равенство или разница высот фасадной и задней стены

Эти внешние ограждения здания могут быть равны или отличаться — например, фасад с более высокой стеной. Такое строение объясняется тем, что фронтон односкатной крыши может быть и отдельной конструкцией, и продолжением кладки фасада.

Например, фронтон, состоящий из стоек, обшитых досками, значительно удешевит строительство объекта, чем его замена продолжением стены.

Величина периметра здания и определение длины пролёта перекрытия

Величина периметра несущих стен влияет на расчёт длины всех стропильных элементов. Длина пролёта – это обычно расстояние между фасадной и задней стенками строящегося объекта.

Угол наклона кровли и его направление

Наклон кровли должен обеспечивать схождение снега с крыши под собственным весом при его таянии. Здание ориентируют так, чтобы скат кровли был расположен напротив основных ветровых потоков данной местности. Угол между стропилом и балкой перекрытия определяют по таблице СНиПа 2.01.07-85 с привязкой по карте места стройки.

Величину наклона кровли корректируют в большую сторону, если к этому обязывает удельный вес кровельного материала.

Минимальный угол при покрытии стропильного каркаса популярными материалами должен быть равен:

• профнастил – от 100 до 200;
• ондулин, черепица, асбестовый шифер – 200;
• металлочерепица и фальцевая кровля – 250.

Деревянные элементы стропильной системы

В зависимости от требований расчёта выбирают вид профиля стропил. Это 4 вида деревянных изделий:

1. Цельный брус. Это продукт распиловки ствола дерева. Из него изготавливают стропила и подстропильные балки, стойки, ригели и раскосы.

   Цельный брус способен выдерживать значительные снеговые и ветровые нагрузки.

2. Доски. Универсальный материал, из которого в принципе можно изготовить все элементы стропильной системы. Это стропила, стойки, балки перекрытия, а также обрешётка под кровлю и подшивка перекрытия снизу. Как стропила, доски применяют при небольших пролётах до 3-х метров включительно.
3. Клееный брус. Применяют в виде стропил для односкатных крыш с пролетом от 6 метров и более. Отличается высокой несущей способностью и дорогой ценой. Недостатком материала является боязнь высокого уровня влажности.
4. Брёвна. Ими перекрывают крышу срубов или домов из профилированного бруса. В качестве стропил используют очищенные от коры стволы деревьев o 200 мм. Перед монтажом брёвна обрабатывают антисептиками и антипиренами.

Как рассчитать?

Расскажем, как рассчитать длину, количество и размер сечения стропил:

Длину и количество стропил

Собрав необходимые исходные данные, переходят к непосредственному расчёту длины стропил. Его делают следующим образом:

1. Зная величину пролёта перекрытия, а значит и длину балки перекрытия lпер = 6 м, определяют высоту крыши, то есть стойки, используя угол наклона. Например, угол наклона 300, тогда: hст = lпер х tg300 = 6 х 0,577 = 3,46. Округляем до 3,5 м.
2. Теперь узнают длину стропил: lстр = lпер х sin300 = 6 х 1/2 = 12 м. Здесь нужно добавлять длину свесов с обеих сторон, где-то по 300 мм. Тогда длина стропил будет равна 12,6 м.
3. Из общепринятой практики стропильные фермы устанавливают с шагом 1 метр. Например, для стены шириной 6 м ставят 7 стропил. Можно их установить с большим шагом 1,5 и 2 м, но тогда придётся усиливать обрешётку.

Сечение

Размер сечения стропильных балок зависит от двух величин – это нагрузка на кровлю и вес кровельного материала на 1 м2 кровли.

Первая величина определяется по таблицам СНиПа 2.01.07-85, а удельный вес указан в технических характеристиках материалов для покрытия крыш.

Кроме этого, нужно оперировать длиной стропильной ноги – Lс, его проекции — Lсд, расстоянием между стенами дома, углом ската кровли, высотой конька крыши. С этими данными обращаются к справочным таблицам соотношений параметров односкатной крыши (их можно найти в Интернете).

Например, по проекту односкатная крыша имеет следующие параметры:

• Lсд = 3 м;
• Lс = 3,3 м;
• угол ската – 250;
• нагрузка – 160 кг/м2;
• шаг – 1,8 м;
• высота конька – 1,4 м.

Согласно этим данным, находим размер сечения стропил — для изготовления стропильных балок нужно брать доску сечением 5 х 12 см.

В настоящее время вместо таблиц пользуются онлайн-калькуляторами, которых в Интернете довольно много. Онлайн-калькулятор выполняет расчёт сечения стропил односкатной крыши, используя заложенные в его окна исходные данные.

К ним относятся:

• угол наклона кровли;
• ширина стены;
• высота низкой и высокой стены;
• длина стропил и свесов;
• наличие запилов снизу и сверху;
• сечение балки мауэрлата;
• расстояние (шаг) между стропилами;
• порода древесины;
• профиль наклонной балки – брус или доска.

После того, как все данные будут занесены в окошки сервера, кликнув мышкой пользователь получит точные размеры сечения стропил односкатной крыши.

Как рассчитать стропила для односкатной крыши при помощи онлайн-калькулятора, подскажет видео:

Последствия неверных расчётов стропильной системы

Обычно неправильный расчёт опорного каркаса односкатной кровли делается неопытными строителями «на глазок» или «сосед подсказал». Последствие таких действий могут привести к печальным результатам самодеятельного строительства таким, как:

• Неправильно определённая снеговая и ветровая нагрузка может негативно сказаться на состоянии стропильных ног, вызывая в них трещины вплоть до полного разрушения.
• Ориентация строения выполнена так, что основные ветровые потоки приходятся поперёк скату крыши. В результате бокового поддува кровельное покрытие может просто подняться в воздух.
• Слабый крепёж узлов соединений стропильной системы может разорвать связи между элементами каркаса крыши, что приведёт к полному её разрушению.
• Отсутствие свесов или маленькие их размеры приведут к частому намоканию поверхностей кладки несущих стен, что может привести к вымыванию шовного раствора и в результате к выпадению кирпичей из стены.
• Неудачно сделанный наклон кровли спровоцирует большое накопление снега и его медленный сход. В результате нагрузка на крышу увеличится, что пагубно отразится на состоянии стропил.
• Отсутствие пароизоляции на верхней поверхности перекрытия вызовет повышение влажности в чердачном помещении, что вызовет гниение древесины несущих элементов кровли.

Заключение

Расчёт стропильной системы – дело ответственное. Если хозяин стройки не очень сведущ в расчётах, то лучше обратиться к специалистам, которые сделают проектную документацию и смогут дать гарантию на правильность расчётов.

В случае незначительности строящегося объекта (сарай), можно присмотреться к соседним постройкам с односкатной крышей и заняться плагиатом.