Проектирование и грамотные расчеты элементов стропильной конструкции – залог успеха в строительстве и в последующей эксплуатации крыши. Она обязана стойко сопротивляться совокупности временных и постоянных нагрузок, при этом по минимуму утяжелять постройку.

Для производства вычислений можно воспользоваться одной из многочисленных программ, выложенных в сети, или все выполнять вручную. Однако в обоих случаях требуется четко знать, как рассчитать стропила для крыши, чтобы досконально подготовиться к строительству.

Стропильная система определяет конфигурацию и прочностные характеристики скатной крыши, выполняющей ряд значимых функций. Это ответственная ограждающая конструкция и важная составляющая архитектурного ансамбля. Потому в проектировании и расчетах стропильных ног следует избегать огрехов и постараться исключить недочеты.

Как правило, в проектных разработках рассматривается несколько вариантов, из которых выбирается оптимальное решение. Выбор наилучшего варианта вовсе не означает, что нужно составить некое число проектов, выполнить для каждого точные вычисления и в итоге предпочесть единственный.

Сам ход определения длины, монтажного уклона, сечения стропилин заключается в скрупулезном подборе формы конструкции и размеров материала для ее сооружения.

Например, в формулу вычисления несущей способности стропильной ноги первоначально вводят параметры сечения наиболее подходящего по цене материала. А если результат не соответствует техническим нормам, то увеличивают или уменьшают размеры пиломатериала, пока не добьются максимального соответствия.

Метод поиска угла наклона

У определения угла уклона скатной конструкции есть архитектурные и технические аспекты. Кроме пропорциональной конфигурации, наиболее подходящей по стилистике здания, безукоризненное решение должно учитывать:

• Показатели снеговой нагрузки. В местностях с обильным выпадением осадков возводят крыши с уклоном от 45º и более. На скатах подобной крутизны не задерживаются снежные залежи, благодаря чему ощутимо сокращается суммарная нагрузка на кровлю, стопила и постройку в целом.
• Характеристики ветровой нагрузки. В районах с порывистыми сильными ветрами, прибрежных, степных и горных областях, сооружают низко-скатные конструкции обтекаемой формы. Крутизна скатов там обычно не превышает 30º. К тому же ветра препятствуют образованию снежных залежей на крышах.
• Масса и тип кровельного покрытия. Чем больше вес и мельче элементы кровли, тем круче нужно сооружать стропильный каркас. Так надо, чтобы сократить вероятность протечек через соединения и уменьшить удельный вес покрытия, приходящийся на единицу горизонтальной проекции крыши.

Для того чтобы выбрать оптимальный угол наклона стропилин, проектом необходимо учесть все перечисленные требования. Крутизна будущей крыши обязана соответствовать климатическим условиям выбранной для строительства местности и техническим данным кровельного покрытия.

Правда владельцам собственности в северных безветренных областях следует помнить, что при увеличении угла наклона стропильных ног возрастает расход материалов. Сооружение и обустройство крыши крутизной 60 – 65º обойдется приблизительно в полтора раза дороже, чем возведение конструкции с углом в 45º.

В местностях с частыми и сильными ветрами не стоит слишком сокращать уклон в целях экономии. Излишне пологие крыши проигрывают в архитектурном отношении и не всегда способствуют снижению цифры расходов. В таких случаях чаще всего требуется усиление изоляционных слоев, что в противовес ожиданиям эконома приводит к удорожанию строительства.

Уклон стропилин выражается в градусах, в процентах или в формате безразмерных единиц, отображающих отношение половины метража пролета к высоте установки конькового прогона. Понятно, что градусами очерчивается угол между линией потолочного перекрытия и линией ската. Процентами редко пользуются из-за сложности их восприятия.

Самый распространенный метод обозначения угла наклона стропильных ног, применяемый как проектировщиками малоэтажных строений, так и строителями, это безразмерные единицы. Они в долях передают отношение длины перекрываемого пролета к высоте крыши. На объекте проще всего найти центр будущей фронтонной стенки и установит в нем вертикальную рейку с отметкой высоты конька, чем откладывать углы от края ската.

Расчет длины стропильной ноги

Длину стропилины определяют после того, как выбран угол наклона системы. Оба указанных значения нельзя отнести к числу точных величин, т.к. в процессе вычисления нагрузки как крутизна, так и следом за ней длина стропильной ноги может несколько изменяться.

К основным параметрам, влияющим на проведение расчетов длины стропил, относится тип карнизного свеса крыши, согласно чему:

1. Внешний край стропильных ног обрезается заподлицо с наружной поверхностью стены. Стропила в этой ситуации не формируют карнизный свес, защищающий конструкцию от осадков. Для защиты стен устанавливается водосток, закрепленный на прибитой к торцевому краю стропилин карнизной доске.
2. Обрезанные заподлицо со стеной стропила наращиваются кобылками для образования карнизного свеса. Кобылки крепят к стропилинам гвоздями после сооружения стропильного каркаса.
3. Стропила изначально раскраиваются с учетом длины карнизного свеса. В нижнем сегменте стропильных ног выбирают врубки в виде угла. Для формирования врубок отступают от нижнего края стропилин на ширину карнизного выноса. Врубки нужны для увеличения опорной площади стропильных ног и для устройства опорных узлов.

На стадии расчета длины стропильных ног требуется продумать варианты крепления каркаса крыши к мауэрлату, к перепускам или к верхнему венцу сруба. Если задумана установка стропилин заподлицо с внешним контуром дома, то расчет проводится по длине верхнего ребра стропилины с учетом размера зуба, если он используется для формирования нижнего соединительного узла.

Если стропильные ноги раскраиваются с учетом карнизного выноса, то длину рассчитывают по верхнему ребру стропилины вместе со свесом. Отметим, что применение треугольных врубок ощутимо ускоряет темпы возведения стропильного каркаса, но ослабляет элементы системы. Потому при расчетах несущей способности стропилин с выбранными углом врубками применяется коэффициент 0,8.

Среднестатистической шириной карнизного выноса признаны традиционные 55 см. Однако разброс может быть от 10 до 70 и больше. В расчетах используется проекция карнизного выноса на горизонтальную плоскость.

Есть зависимость от прочностных характеристик материала, на основании чего изготовитель рекомендует предельные значения. К примеру, производители шифера не советуют выносить кровлю за контур стен на расстояние свыше 10 см, чтобы накапливающаяся вдоль свеса крыши снежная масса не смогла повредить край карниза.

Крутые крыши не принято оборудовать широкими свесами, независимо от материала карнизы не делают шире 35 – 45 см. А вот конструкции с уклоном до 30º может отлично дополнить широкий карниз, который послужит своеобразным навесом в областях с избыточным солнечным освещением. В случае проектирования крыш с карнизными выносами по 70 и более см, их укрепляют дополнительными опорными стойками.

Как вычислить несущую способность

В сооружении стропильных каркасов применяются пиломатериалы, выполненные из хвойных пород древесины. Заготовленный брус либо доска должны быть не ниже второго сорта.

Стропильные ноги скатных крыш работают по принципу сжатых, изогнутых и сжато-изогнутых элементов. С задачами сопротивления сжатию и изгибу второсортная древесина превосходно справляется. Только в случае, если элемент конструкции будет работать на растяжение, требуется первый сорт.

Стропильные системы устраивают из доски или бруса, подбирают их с запасом прочности, ориентируясь на стандартные размеры выпускаемого поточно пиломатериала.

Расчеты несущей способности стропильных ног проводятся по двум состояниям, это:

• Расчетное. Состояние, при котором в результате приложенной нагрузки конструкция разрушается. Вычисления проводятся для суммарной нагрузки, которая включает вес кровельного пирога, ветровую нагрузку с учетом этажности постройки, массу снега с учетом уклона крыши.
• Нормативное. Состояние, при котором стропильная система прогибается, но разрушение системы не происходит. Эксплуатировать крышу в таком состоянии обычно нельзя, но после проведения ремонтных операций она вполне пригодна для дальнейшего использования.

В упрощенном расчетном варианте второе состояние является 70 % от первой величины. Т.е. для получения нормативных показателей расчетные значения нужно банально помножить на коэффициент 0,7.

Нагрузки, зависящие от климатических данных региона строительства, определяются по картам, приложенным к СП 20.13330.2011. Поиск нормативных значений по картам предельно прост – нужно найти место, где расположен ваш город, коттеджный поселок или другой ближайший населенный пункт, и снять показания о расчетном и нормативном значении с карты.

Усредненные сведения о снеговой и ветровой нагрузке следует скорректировать согласно архитектурной специфике дома. Например, снятое с карты значение надо распределять по скатам в соответствии с составленной для местности розы ветров. Получить распечатку с ней можно в местной метеослужбе.

С наветренной стороны постройки масса снега будет гораздо меньше, поэтому расчетный показатель умножают на 0,75. С подветренной стороны снежные залежи будут накапливаться, поэтому умножают тут на 1,25. Чаще всего чтобы унифицировать материал для строительства крыши, подветренную часть конструкции сооружают из спаренной доски, а наветренную часть устраивают стропилинами их одинарной доски.

Если неясно, какой из скатов будет с подветренной стороны, а какой наоборот, то лучше оба умножить на 1,25. Запас прочности вовсе не помешает, если не слишком сильно повысит стоимость пиломатериала.

Указанный картой расчетный вес снега еще корректируют в зависимости от крутизны крыши. Со скатов, установленный под углом 60º, снег будет сразу сползать без малейших задержек. В расчетах для таких крутых крыш поправочный коэффициент не применяют. Однако при более низком уклоне снег уже сможет задерживаться, поэтому для уклонов 50º применяется добавка в виде коэффициента 0,33, а для 40º она же, но уже 0,66.

Ветровую нагрузку определяют аналогичным образом по соответствующей карте. Корректируют значение в зависимости от климатической специфики области и от высоты дома.

Для расчета несущей способности основных элементов проектируемой стропильной системы требуется найти максимальную нагрузку на них, суммируя временные и постоянные величины. Никто же не будет усиливать крыши перед снежной зимой, хотя на даче лучше бы поставить страховочные вертикальные распорки на чердаке.

Кроме массы снега и давящей силы ветров в вычислениях необходим учет веса всех элементов кровельного пирога: установленной поверх стропилин обрешетки, самой кровли, утеплителя, внутренней подшивки, если она применялась. Весом паро- и гидроизоляционных пленок с мембранами принято пренебрегать.

Сведения о весе материалов указываются изготовителем в технических паспортах. Данные о массе бруска и доски берутся в приближении. Хотя приходящуюся на метр проекции массу обрешетки можно рассчитать, взяв за основу тот факт, что кубометр пиломатериалов весит в среднем 500 – 550 кг/м 3 , а аналогичный объем ОСП или фанеры от 600 до 650 кг/м 3 .

Приведенные в СНиПах значения нагрузок обозначены в кг/м 2 . Однако стропилина воспринимает и держит только ту нагрузку, которая непосредственно давит на этот линейный элемент. Для того чтобы сделать расчет нагрузки именно на стропила, совокупность природных табличных значений нагрузок и массы кровельного пирога умножают на шаг установки стропильных ног.

Приведенное к линейным параметрам значение нагрузки можно уменьшить или увеличить путем изменения шага – расстояния между стропилинами. Корректируя площадь сбора нагрузки, добиваются оптимальных ее значений во имя долгой службы каркаса скатной крыши.

Определение сечения стропилин

Стропильные ноги крыш различной крутизны выполняют неоднозначную работу. На стропила пологих конструкций действует в основном изгибающий момент, на аналоги крутых систем к нему добавляется еще сжимающее усилие. Потому в расчетах сечения стропил обязательно учитывается наклон скатов.

Расчеты для конструкций с уклоном до 30º

На стропильные ноги крыш указанной крутизны действует лишь изгибающее напряжение. Рассчитываются они на максимальный момент изгиба с приложением всех видов нагрузки. Причем временные, т.е. климатические нагрузки используются в вычислениях по максимальным показателям.

У стропилин, имеющих только опоры под обоими собственными краями, точка максимального изгиба будет находиться в самом центре стропильной ноги. Если стропилина уложена на три опоры и составлена из двух простых балок, то моменты максимального изгиба придутся на середины обоих пролетов.

У цельной стропилины на трех опорах максимальный изгиб будет в районе центральной опоры, но т.к. под изгибающимся участком находится опора, то направлен он будет вверх, а не так как у предыдущих случаев вниз.

Для нормальной работы стропильных ног в системе необходимо выполнить два правила:

• Внутреннее напряжение, сформированное в стропилине при изгибе в результате приложенной к ней нагрузки, обязано быть меньше расчетного значения сопротивления пиломатериала на изгиб.
• Прогиб стропильной ноги должен быть меньше нормируемого значения прогиба, который определен соотношением L/200, т.е. прогнуться элементу разрешается только на одну двухсотую долю его реальной длины.

Дальнейшие вычисления состоят в последовательном подборе размеров стропильной ноги, которые в результате удовлетворят указанным условиям. Для вычисления сечения имеются две формулы. Одна из них используется для определения высоты доски или бруса по произвольно заданной толщине. Вторая формула применяется для расчета толщины по произвольно заданной высоте.

В вычислениях необязательно пользоваться обеими формулами, достаточно применить только одну. Полученный в итоге расчетов результат проверяют по первому и второму предельному состоянию. Если расчетная величина получился с внушительным запасом по прочности, вводимый в формулу произвольный показатель можно уменьшить, чтобы не переплачивать за материал.

Если расчетная величина момента изгиба получится больше, чем L/200, то произвольное значение увеличивают. Подбор проводится в соответствии со стандартными размерами имеющихся в продаже пиломатериалов. Так подбирают сечение до того момента, пока не будет подсчитан и получен оптимальный вариант.

Рассмотрим простой пример вычислений по формуле b = 6Wh². Предположим, h = 15 см, а W это отношение M/R изг. Величину М вычислим по формуле g×L 2 /8, где g – суммарная нагрузка, вертикально направленная на стропильную ногу, а L – это длина пролета, равная 4 м.

R изг для пиломатериалов из хвойных пород принимаем в соответствии с техническим нормами 130 кг/см 2 . Допустим, суммарную нагрузку мы рассчитали заранее, и она у нас получилась равной 345 кг/м. Тогда:

M = 345 кг/м × 16м 2 /8 = 690 кг/м

Чтобы перевести в кг/см делим результат на 100, получаем 0,690 кг/см.

W = 0,690 кг/см/130 кг/см 2 = 0,00531 см

B = 6 × 0,00531 см × 15 2 см = 7,16 см

Округляем результат как положено в большую сторону и получаем, что для устройства стропил с учетом приведенной в примере нагрузки потребуется брус 150×75 мм.

Проверяем результат по обоим состояниям и убеждаемся в том, что нам подходит материал с рассчитанным сейчас сечением. σ = 0,0036; f = 1,39

Для стропильных систем с уклоном свыше 30º

Стропила крыш крутизной более 30º вынуждены сопротивляться не только изгибу, но и силе сжимающей их вдоль собственной оси. В этом случае помимо проверки по описанному выше сопротивлению на изгиб и по величине изгиба нужно рассчитывать стропилины по внутреннему напряжению.

Т.е. действия выполняются в аналогичном порядке, но проверочных расчетов несколько больше. Точно также задается произвольная высота или произвольная толщина пиломатериала, с ее помощью рассчитывается второй параметр сечения, а затем проводится проверка на соответствие вышеперечисленным трем техническим условиям, включая сопротивление сжатию.

При необходимости в усилении несущей способности стропилины вводимые в формулы произвольные значения увеличивают. Если запас прочности достаточно большой и нормативный прогиб ощутимо превышает вычисленное значение, то есть смысл еще раз выполнить расчеты, уменьшив высоту или толщину материала.

Подобрать первоначальные данные для производства расчетов поможет таблица, в которой сведены общепринятые размеры выпускаемых у нас пиломатериалов. Она поможет подобрать сечение и длину стропильных ног для первоначальных вычислений.

Видео о проведении расчетов стропилин

Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:

Выполнение расчетов несущей способности и угла установки стропил – важная часть проектирования каркаса крыши. Процесс непростой, но разобраться в нем необходимо и тем, кто производит расчеты вручную, и тем, кто пользуется расчетной программой. Нужно знать, где брать табличные величины и что дают расчетные значения.

Большая часть строительства уже позади, и ваш будущий дом радует крепким фундаментом и ровными стенами? Самое время приступать к строительству крыши, которая будет защищать ваш домашний уют от сырости и непогоды. Но первое, что нужно сделать – спроектировать и рассчитать всю конструкцию до самой последней детали.

Помните, что на высоте все работы проходят сложнее, а потому лучше ничего не переделывать. Тем более, что сам расчет стропильной системы двухскатной крыши не сложен – сейчас в этом вы убедитесь сами! К слову, двускатную крыше еще называют щипцовой.

• Мауэрлат – это фундамент кровли, обычно представленный горизонтальным брусом, на который и опираются стропила.
• Коньковый брус.
• Наклонные балки и стропила.
• Вертикальные стойки.
• Обрешетка и дополнительные детали, придающие необходимой жесткости каркасу.

Ничего сложного – двускатная крыша как раз этим и радует:

Стандартная и ломаная двухскатная крыша

Проект стандартной двускатной стропильной системы представляет собой две наклонные плоскости прямоугольной формы и ровные вертикальные торцы по бокам, называемые фронтонами. Такая крыша – одна из самых простых конструкций, со строительством которой успешно справляются даже малоопытные специалисты.

А вот ломаная двускатная крыша имеет уже другую архитектуру. Здесь верхняя более пологая крыша обычно строится с углом наклона 30°, а нижняя крутая – с наклоном 60°.

Ломаная двускатная крыша хороша тем, что на ней почти не задерживается снег и наледь, а вот мансардное помещение оказываются куда удобнее и уютнее. Причем в нижней плоскости такой крыши рационально делать мансардные окна, которые на более пологих плоскостях обычно становятся проблемой протечек и сырости – на них дольше задерживается дождевая вода.

Отметим, что один из самых лучших вариантов для зданий шириной 6-8 м. Причем ломаный профиль вам будет легче собрать – для этого нужно всего лишь смонтировать прямо на земле нужные узлы, а все стойки и стропила просто обрезаем по шаблону:

Как рассчитать двускатную стропильную систему?

Итак, первым делом при проектировании и просчете определитесь с полезной площадью мансарды, и исходя уже из этих данных решите, насколько высокими будут вертикальные стойки. А мансарду обычно в такой крыше делают – удобно ведь.

Предлагаем для удобства разобраться с понятиями:

Рассчитываем угол наклона скатов

Теперь рассчитываем наклон скатов. Так, если ваш дом имеет стандартную ширину 6-8 м, тогда угол скатов 45° оставит для жилого пространства мансарды слишком мало места. Делайте 60° – это самый удачный вариант, хотя и обойдется вам дороже. Кроме того, уже с 45° наклона вы сможете использовать любые кровельные материалы.

Редко, но случается, когда двускатная крыша изначально планируется ассиметричной – хотя бы ради того, чтобы в чердачном пространстве было место для обустройства жилой мансарды. Но в любом случае угол наклона стандартной двускатной крыши высчитывайте исходя из ветровых и снеговых нагрузок вашего региона.

Но учитывайте, что с увеличением угла наклона скатов увеличится и расход материалов, хотя и эксплуатационные характеристики такой крыши тоже будут выше:

Строят также двускатные крыши с неравными углами скатов, чтобы выразить оригинальный дизайн. В ней много недостатков, а потому вы советуем вам спланировать все-таки симметричную крышу, в основании которой равнобедренные треугольники.

Определяемся с видом стропил

У двускатной крыши их всего два.

Висячие стропила

Отличительная особенность этого вида стропильной системы в том, что опора здесь идет только на боковые стены сооружения, т.е. стропила попросту висят. Этот процесс в строительстве считается негативным, т.к. подобное проектирование ведет к распирающей нагрузке крыши и со временем стены могут даже деформироваться. А с десятилетиями – даже перекоситься. Вот почему для более гармоничного и безопасного распределения нагрузки продумайте дополнительные и вспомогательные элементы – затяжки, бабки, укосы.

Но есть у висячей стропильной системы и свои преимущества:

• Монтажные работы такой крыши довольно просты.
• Нет сложных узлов и других элементов для надежности системы.
• У всей стропильной конструкции – высокая степень жесткости.

Наслонные стропила

Наслонная стропильная система характеризуется наличием внутренней опорной перегородки, которая располагается на одинаковом расстоянии от противоположных стен. На нее опирается вся кровля, а потому без наслонной системы не обойтись, если крыша будет иметь серьезный вес или размер.

Распределяем нагрузку стропил

А теперь важно максимально перераспределить нагрузку всех стропил на балки перекрытия. Если стропила нужно усилить, тогда добавьте в проект дополнительные накладки или большее, чем планировалось, сечение бруса.

Вес стропильной системы и кровельного покрытия

Рассчитываем все по таким таблицам:

В проекте также могут быть наклонные стойки, которые усиливают стропильную систему. Далее, ферму остроконечной крыши нужно будет усилить бабкой – центральной стойкой, которая соединит потолочную и коньковую балки.

Кроме того, важно, чтобы кровля могла легко переживать климатические диссонансы. Проще всего просчитывать и проектировать крыши в небольших странах, где по всей территории один и тот же климат. Вот почему у ирландцев принято строить одни конструкции, в жарких странах – другие, а шведов третьи. Просто в таких местностях веками складываются строительные традиции, которые на самом деле проверены на практике не одним поколением.

А вот в России такие традиции неоднозначны: где-то строят пологие низкие крыши и дома почти в земле, а где-то наоборот – высокие острые скаты у таких же высоких теремков. Дело в том, что климат в нашей стране разнообразен (естественно, из-за ее огромной территории), и в одних местностях пытаются справиться с тоннами снега, а в других – не дать шальному ветру сорвать все крыши в деревне. Поэтому все равно ориентируйтесь на опыт вашего региона и не принимайте слишком радикальных решений в просчете стропильной системы.Ветровая нагрузка

Итак, сила ветра оказывает боковое давление на крышу. Сталкиваясь с препятствием, ветер делится на два потока: вниз к фундаменту и вверх, под карниз. Если вы просчитаете все правильно, ваша крыша будет служить вам верой и правдой до самых правнуком, а если ошибетесь с расчетами – последствия будут печальными. Причем, если ветер срывает крышу в буквальном смысле этого слова, здесь не обойтись каким-нибудь небольшим ремонтом – придется строить заново всю стропильную систему.

Поэтому в строительном мире принято уделять особое внимание так называемому аэродинамическому коэффициенту крыши. Он зависит от ее угла наклона: чем круче, тем такая нагрузка будут больше и ветру будет легче опрокинуть кровлю. Чем ниже, тем сложнее, но здесь уже ветер будет действовать как подъемная сила, стремясь зацепить за карниз и сорвать, как шляпку гриба. А потому идеальная крыша для ветреных регионов – с небольшим углом наклона и минимальным карнизом. И уж точно не с висячими стропилами.

Другой опасный момент: в таких местностях ветер часто обрывает ветви у деревьев и разносит другие предметы. А чем выше кровля, тем больше вероятности, что с ней столкнется весь этот мусор. Пару царапин – и коррозия гарантирована. Поэтому от металлического покрытия тоже придется отказаться. Кроме того, если в вашей местности сильные ветра, мауэрлат укладывать близко к краю наружной стены не рекомендуется, чтобы порывы ветра не могли его сорвать.

Снеговая нагрузка

Снежный покров в зимние периоды на самом деле оказывает немалое давление на крышу. И чем севернее район, тем больше там таких осадков, и тем больше угроза пролома крыши, особенно при низком угле наклона. А потому проектировать и рассчитывать этот финишный элемент здания нужно осторожно, с учетом всех тонкостей и нюансов.

Особенно сложно продумать надежную крышу в тех районах, где периодическая смена температур – норма. Дело в том, что постоянное таяние снега, и его промерзание на следующий же день сказывается плохо на любом кровельном покрытии. В итоге деформируется вся стропильная система, разрушается гидроизоляции и утепление, а постоянные протечки кровли влекут за собой неприятную сырость и регулярные ремонты. У вас похожие погодные условия? Делайте ставку максимальную защищенность кровли!

Формула расчета угла наклона кровли в этом случае проста: чем выше уклон, тем меньше задерживается снег. В снежных регионах также забудьте о сложных формах крыши и многочисленности элементов. Рассчитывайте только простую конструкцию с высоким углом наклона, на которые обязательно нужно будет поставить снегодержатели (чтобы осадки не разрушили водосточную систему).

Современные программы для расчета двускатной крыши

Естественно, собственноручно начертить всю стропильную систему, как в официальной проектной документации, довольно сложно, если только у вас не образование архитектора. Но вполне достаточно обладать теми теоритическими знаниями, которые вам дает эта статья и хотя бы сделать наброску, чтобы можно было уже закупать строительный материал. И можно пойти еще одним путем – использовать современные 3D программы. С такими, как «Автокад» и «3D Max» разобраться будет сложно, но вот в «Аркон» все необходимые расчеты и эскизы сделать легко.

Также, если у вас все еще остались вопросы, на нашем сайте вы всегда найдете , которые быстро выполнят все необходимые расчеты.

-> Расчёт стропильной системы

Основным элементом крыши, воспринимающим и противостоящим всем видам нагрузок, является стропильная система . Поэтому для того чтобы ваша крыша надёжно противостояла всем воздействиям окружающей среды, очень важно сделать правильный расчёт стропильной системы.

Для самостоятельного расчёта характеристик материалов, необходимых для монтажа стропильной системы, я привожу упрощённые формулы расчёта . Упрощения сделаны в сторону увеличения прочности конструкции. Это вызовет некоторое увеличение расхода пиломатериалов, однако на небольших крышах индивидуальных строений оно будет несущественным. Данными формулами можно пользоваться при расчёте двухскатных чердачных и мансардных, а также односкатных крыш.

На основе приведенной ниже методики расчёта, программист Андрей Мутовкин (визитка Андрея - мутовкин.рф) для собственных нужд разработал Программу расчёта стропильной системы . По моей просьбе он великодушно разрешил разместить её на сайте. Скачать программу можно .

Методика расчёта составлена на основе СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия», с учётом «Изменений...» от 2008г, а также на основе формул, приведенных в других источниках. Эту методику я разработал много лет назад, и время подтвердило её правильность.

Для расчёта стропильной системы, прежде всего, необходимо вычислить все нагрузки, действующие на крышу.

I. Нагрузки, действующие на крышу.

1. Снеговые нагрузки.

2. Ветровые нагрузки.

На стропильную систему, кроме вышеперечисленных, также действуют нагрузка от элементов крыши:

3. Вес кровли.

4. Вес чернового настила и обрешётки.

5. Вес утеплителя (в случае утеплённой мансарды).

6. Вес самой стропильной системы.

Рассмотрим все эти нагрузки подробнее.

1. Снеговые нагрузки.

Для расчёта снеговой нагрузки воспользуемся формулой:

Где,
S - искомая величина снеговой нагрузки, кг/м²
µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши.
Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².

µ - коэффициент, зависящий от уклона крыши α . Безразмерная величина.

Примерно определить угол уклона крыши α можно по результату деления высоты Н на половину пролёта - L .
Результаты сведены в таблицу:

Тогда, если α меньше или равно 30°, µ = 1 ;

если α больше или равно 60°, µ = 0 ;

если 30° вычисляем по формуле:

µ = 0,033·(60-α);

Sg - нормативная снеговая нагрузка, кг/м².
Для России принимается по карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия»

Для Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg определяется
Техническим кодексом УСТАНОВИВШЕЙСЯ ПРАКТИКИ Еврокод 1. ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-3. Общие воздействия. Снеговые нагрузки. ТКП EN1991-1-3-2009 (02250).

Например,

Брест (I) - 120 кг/м²,
Гродно (II) - 140 кг/м²,
Минск (III) - 160 кг/м²,
Витебск (IV) - 180 кг/м².

Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м.
Строение находится в дер. Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg - нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район):
Sg=240 кг/м²

Определяем угол уклона крыши α .
Для этого высоту крыши (H) разделим на половину пролёта (L): 2,5/3,5=0,714
и по таблице найдём угол уклона α=36°.

Так как 30° , расчёт µ произведём по формуле µ = 0,033·(60-α) .
Подставляя значение α=36° , находим: µ = 0,033·(60-36)= 0,79

Тогда S=Sg·µ =240·0,79=189кг/м²;

максимально возможная снеговая нагрузка на нашу крышу составит 189кг/м².

2. Ветровые нагрузки.

Если крыша крутая (α > 30°) , то из-за её парусности ветер давит на один из скатов и стремится её опрокинуть.

Если крыша пологая (α , то подъёмная аэродинамическая сила, возникающая при огибании её ветром, а также турбулентности под свесами стремятся эту крышу приподнять.

Согласно СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» (в Белоруссии - Еврокод 1 ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНСТРУКЦИИ Часть 1-4. Общие воздействия. Ветровые воздействия), нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm на высоте Z над поверхностью земли следует определять по формуле:

Где,
Wo - нормативное значение ветрового давления.
K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте.
C - аэродинамический коэффициент.

K - коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте. Его значения, в зависимости от высоты здания и характера местности, сведены в Таблицу 3.

C - аэродинамический коэффициент,
который в зависимости от конфигурации здания и крыши может принимать значения от минус 1,8 (крыша поднимается) до плюс 0,8 (ветер давит на крышу). Так как расчёт у нас - упрощённый в сторону увеличения прочности, то значение C принимаем равным 0,8.

При строительстве крыши необходимо помнить, что ветровые силы, стремящиеся приподнять или сорвать крышу, могут достигать значительных величин, и, поэтому, низ каждой стропильной ноги необходимо хорошенько прикреплять к стенам или к матицам.

Делается это любыми способами, например, при помощи отожжённой (для мягкости) стальной проволокой диаметром 5 - 6мм. Этой проволокой каждая стропильная нога прикручиваются к матицам либо к ушкам плит перекрытия. Очевидно, что чем крыша тяжелее, тем лучше!

Определить среднюю ветровую нагрузку на крышу одноэтажного дома c высотой конька от земли - 6м. , углом уклона α=36° в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

По карте 3 приложения 5 в « СНиП 2.01.07-85» находим, что Ивановская область относится ко второму ветровому району Wo= 30 кг/м²

Так как все строения в посёлке ниже 10м., коэффициент K= 1.0

Значение аэродинамического коэффициента C принимаем равным 0,8

нормативное значение средней составляющей ветровой нагрузки Wm= 30·1,0·0,8 = 24кг/м².

Для информации: если ветер дует в торец данной крыши, то на её край действует поднимающая (срывающая) сила до 33,6кг/м²

3. Вес кровли.

Различные виды кровли имеют следующий вес:

1. Шифер 10 - 15 кг/м²;
2. Ондулин (битумный шифер) 4 - 6 кг/м²;
3. Керамическая черепица 35 - 50кг/м²;
4. Цементно-песчаная черепица 40 - 50 кг/м²;
5. Битумная черепица 8 - 12 кг/м²;
6. Металлочерепица 4 - 5 кг/м²;
7. Профнастил 4 - 5 кг/м²;

4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы.

Вес чернового настила 18 - 20 кг/м²;
Вес обрешётки 8 - 10 кг/м²;
Вес собственно стропильной системы 15 - 20 кг/м²;

При расчёте окончательной нагрузки на стропильную систему, все вышеперечисленные нагрузки суммируются.

А теперь открою вам маленький секрет. Продавцы некоторых видов кровельных материалов в качестве одного из положительных свойств отмечают их лёгкость, что по их заверениям, приведёт к значительной экономии пиломатериалов при изготовлении стропильной системы.

В качестве опровержения данного утверждения приведу следующий пример.

Расчёт нагрузки на стропильную систему при использовании различных кровельных материалов.

Посчитаем нагрузку на стропильную систему при использовании самого тяжёлого (Цементно-песчаная черепица
50 кг/м² ) и самого лёгкого (Металлочерепица 5 кг/м² ) кровельного материала для нашего домика в деревне Бабенки Ивановской обл. РФ.

Цементно-песчаная черепица:

Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 50 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²

Итого - 303 кг/м²

Металлочерепица:
Снеговые нагрузки - 189кг/м²
Ветровые нагрузки - 24кг/м²
Вес кровли - 5 кг/м²
Вес обрешётки - 20 кг/м²
Вес самой стропильной системы - 20 кг/м²
Итого - 258 кг/м²

Очевидно, что имеющаяся разница в расчётных нагрузках (всего около 15%) не сможет привести к какой-либо ощутимой экономии пиломатериалов.

Итак, с расчётом суммарной нагрузки Q , действующей на квадратный метр крыши мы разобрались!

Особо обращаю ваше внимание: при расчётах внимательно следите за размерностью!!!

II. Расчёт стропильной системы.

Стропильная система состоит из отдельных стропил (стропильных ног), поэтому расчёт сводится к определению нагрузки на каждую стропильную ногу в отдельности и расчёту сечения отдельной стропильной ноги.

1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги.

Где
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
A - расстояние между стропилами (шаг стропил) - м ,
Q - суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши - кг/м² .

2. Определяем в стропильной ноге рабочий участок максимальной длины Lmax.

3. Рассчитываем минимальное сечение материала стропильной ноги.

При выборе материала для стропил руководствуемся таблицей стандартных размеров пиломатериалов (ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры), которые сведены в Таблицу 4.

Таблица 4. Номинальные размеры толщины и ширины, мм

Толщина доски - ширина сечения (В)	Ширина доски - высота сечения (Н)
16	75	100	125	150
19	75	100	125	150	175
22	75	100	125	150	175	200	225
25	75	100	125	150	175	200	225	250	275
32	75	100	125	150	175	200	225	250	275
40	75	100	125	150	175	200	225	250	275
44	75	100	125	150	175	200	225	250	275
50	75	100	125	150	175	200	225	250	275
60	75	100	125	150	175	200	225	250	275
75	75	100	125	150	175	200	225	250	275
100		100	125	150	175	200	225	250	275
125			125	150	175	200	225	250
150				150	175	200	225	250
175					175	200	225	250
200						200	225	250
250								250

А. Рассчитываем сечение стропильной ноги.

Задаём произвольно ширину сечения в соответствии со стандартными размерами, а высоту сечения определяем по формуле:

H ≥ 8,6·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α

H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/(B·Rизг)), если уклон крыши α > 30°.

H - высота сечения см ,


B - ширина сечения см ,
Rизг - сопротивление древесины на изгиб, кг/см².
Для сосны и ели Rизг равен:
1 сорт - 140 кг/см²;
2 сорт - 130 кг/см²;
3 сорт - 85 кг/см²;
sqrt - квадратный корень

Б. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив.

Нормируемый прогиб материала под нагрузкой для всех элементов крыши не должен превышать величины L/200 . Где, L - длина рабочего участка.

Это условие выполняется при верности следующего неравенства:

3,125·Qr·(Lmax)³/(B·H³) ≤ 1

Где,
Qr - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги - кг/м ,
Lmax - рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны м ,
B - ширина сечения см ,
H - высота сечения см ,

Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H .

Условие:
Угол уклона крыши α = 36° ;
Шаг стропил A= 0,8 м ;
Рабочий участок стропильной ноги максимальной длинны Lmax = 2,8 м ;
Материал - сосна 1 сорт (Rизг = 140 кг/см² );
Кровля - цементно-песчаная черепица (Вес кровли - 50 кг/м² ).

Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
1. Находим распределённую нагрузку на погонный метр каждой стропильной ноги Qr=A·Q;
Qr=0,8·303=242 кг/м;

2. Выберем толщину доски для стропил - 5см.
Рассчитаем сечение стропильной ноги при ширине сечения 5см.

Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг) , так как уклон крыши α > 30° :
H ≥ 9,5·2,8·sqrt(242/5·140)
H ≥15,6 см;

Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
ширина - 5 см, высота - 17,5 см.

3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
3,125·Qr·(Lmax)³/B·H³ ≤ 1
Подставляя значения, имеем: 3,125·242·(2,8)³ / 5·(17,5)³= 0,61
Значение 0,61 , значит сечение материала стропил выбрано правильно.

Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см.

Двускатная крыша – это сложная, большая по площади строительная конструкция, требующая профессионального подхода к проектированию и выполнению работ. Самые большие затраты идут на стройматериалы для стропил, обрешетки, утеплителя, гидроизоляции, кровельного материала. Наш калькулятор двухскатной крыши позволит Вам высчитать количество материала.

Использование калькулятора экономит время для проектирования крыши, и ваши деньги. Окончательный чертеж в 2D формате будет руководством при выполнении работ, а 3D визуализация даст представление о том, как будет выглядеть крыша. Прежде, чем ввести данные в онлайн калькулятор, необходимо иметь представление об элементах крыши.

Параметры стропил

Чтобы произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши, нужно учесть:

• нагрузку крыши;
• шаг между стропилами.
• вид кровельного покрытия

• 100-150 мм при длине пролета не более 5 м, и при дополнительный подпорках.;
• 150-200 мм при длине пролета более 5 м, при шаге более 1 м, и если угол не большой.

Важно! Расстояние между стропилами двускатной крыши обычно устанавливают 1 м, но при уклоне крыши более 45 градусов шаг стропил можно увеличить до 1,4 м. При пологих крышах шаг делают 0,6-0,8 м.

Стропильные ноги крепятся на мауэрлат, который идет по периметру дома. Для него берется или доска параметрами 50х150 мм, или брус 150х150 мм (для распределения нагрузки)

Параметры обрешетки

Для металлочерепицы создается разреженная обрешетка доской, ширина которой 100мм, в толщина 30 мм. Доска набивается с шагом, который должен соответствовать продольной оси модуля металлочерепицы – 35 см (супермонтеррей).

Для гибкой черепицы обрешетку выполняют с большим шагом, так как поверх её будет укладываться ОСП или фанера сплошным ковром.

Важно! При выборе материалов обращать внимание на показатели влагостойкости и минимальной толщины.

При устройстве теплых крыш между гидроизоляцией и кровлей делается контробрешетка бруском, толщина которого должна быть 30-50мм.

Параметры кровельного покрытия

• Чтобы выполнить расчет кровли двухскатной крыши, нужно знать размеры кровельного материала и величину нахлестов.
• Металлочерепицу для жесткой кровли выпускают шириной 118 мм (рабочая 110), а вот длина может быть разной. Завод-изготовитель под заказ может нарезать любую длину.
• Гибкая черепица для мягкой кровли имеет разные размеры, поэтому нужно смотреть конкретный материал
• Что касается выбора утеплителя, то для России рекомендуется толщина минимум 100 мм, а правильная будет 150-200мм.

Двускатная крыша давно стала классикой зодчества. В перечень её достоинств входит простота монтажа, низкая стоимость обслуживания и практичность по части естественного удаления дождевой воды и снега. Чтобы в полной мере ощутить эти преимущества, необходимо грамотно продумать проект крыши и просчитать размеры. Только так можно сделать конструкцию долговечной и сохранить привлекательный внешний вид на долгие годы.

Основные параметры двускатной крыши

Подбор оптимального размера крыши - это сложный процесс поиска компромисса между желаемым обликом здания и требованиями его безопасности. В правильно спроектированной кровле все пропорции близки к идеальным. К основным параметрам двускатной крыши относят угол наклона, высоту конька, ширину крыши и её свесов.

Уклон крыши - это величина, определяющая положение ската относительно линии горизонта. Выбор этого показателя осуществляется на этапе проектирования конструкции. Традиционно оба ската двускатной кровли выполняются с одинаковыми углами наклона, но встречаются и несимметричные разновидности.

Чаще всего встречаются крыши с уклоном от 20° до 45°

Единицей измерения уклона служат градусы. Для крыш принят диапазон 1 0 -45 0 . Чем больше цифра, тем остроугольнее строение, и наоборот, при уменьшении градуса крыша становится покатой.
В зависимости от уклона выделяют несколько видов крыш:

• плоская (менее 5°), достоинства которой - небольшой расход материалов и лёгкость ухода, а недостатки - обязательное наличие хорошей системы гидроизоляции и мер по предотвращению накапливания снега;
• пологая (до 30°), позволяющая использовать в качестве кровельного покрытия все существующие материалы, но более дорогая по стоимости, чем плоская;
• крутая (более 30°), способная к самоочищению, но не обладающая стойкостью к ветровой нагрузке.

Инструментом для замера угла ската служит уклономер. Современные модели снабжены электронным табло и пузырьковым уровнем. Когда устройство ориентировано горизонтально, на шкале высвечивается «0».

Производители предлагают приобрести уклономеры с лазерными датчиками, позволяющими производить замеры на удалении от объекта

Фотогалерея: крыши с различными значениями уклона

Нагрузка на кровлю с уклоном 45° градусов в 5 раз выше, чем на кровлю с углом 11°
Крутые скаты в силу большого укла уклона хорошо отводят осадки
Разноуклонная крыша возводится при необходимости связать стены разной высоты или соседнюю пристройку с домом
Минимальный угол ската, рекомендованный строителями, 14°

В ряде нормативных документов, например, СНиП II-26–76 «Кровли», уклон указывается в процентах. Строгих рекомендаций по единому обозначению параметра не существует. Но значение в процентах сильно рознится с вариантом в градусах. Так, 1 0 равняется 1,7%, а 30 0 приравниваются к 57,7%. Для безошибочного и быстрого перевода одних единиц измерения в другие созданы специальные таблицы.

Таблица: соотношение между единицами измерения уклона

Уклон, 0	Уклон, %	Уклон, 0	Уклон, %	Уклон, 0	Уклон, %
1	1,7	16	28,7	31	60,0
2	3,5	17	30,5	32	62,4
3	5,2	18	32,5	33	64,9
4	7,0	19	34,4	34	67,4
5	8,7	20	36,4	35	70,0
6	10,5	21	38,4	36	72,6
7	12,3	22	40,4	37	75,4
8	14,1	23	42,4	38	78,9
9	15,8	24	44,5	39	80,9
10	17,6	25	46,6	40	83,9
11	19,3	26	48,7	41	86,0
12	21,1	27	50,9	42	90,0
13	23,0	28	53,1	43	93,0
14	24,9	29	55,4	44	96,5
15	26,8	30	57,7	45	100

Высота конька

Другим важным параметром крыши является высота конька. Конёк - это верхняя точка стропильной системы, расположенная в месте пересечения плоскостей скатов. Он служит опорой для стропил, придавая крыше необходимую жёсткость, и позволяет равномерно распределить нагрузку на всю конструкцию. Конструктивно представляет собой горизонтальное ребро, выполненное из деревянной балки. Если представить двускатную крышу в виде треугольника, то высота конька - это расстояние от основания до вершины фигуры.

По правилам геометрии, высота конька равняется длине катета прямоугольного треугольника

Общая ширина крыши и ширина свесов

Общая ширина крыши определяется шириной её коробки (размером стропильной системы) и шириной карнизных свесов.

Свес - это выступающая за стены часть крыши. Ширина свеса - это расстояние от места пересечения несущей стены с кровлей до низа кровельного полотна. Несмотря на скромные габариты и небольшой удельный процент в общей площади, свес играет ключевую роль при эксплуатации дома. Карниз защищает наружные стены от попадания на них атмосферных осадков, сохраняя их покрытие в первозданном виде. Он создаёт тень в придомовой территории в летний зной и укрывает людей во время снегопада. Кроме того, свес облегчает отвод дождевых вод с крыши.

Необходимый размер карнизного свеса В получают путём удлинения или наращивания стропильных ног

Существует 2 разновидности свесов, отличающихся местом нахождения и шириной:

• фронтонный - небольшой по ширине участок кровельного ската, расположенный со стороны фронтона;
• карнизный - более широкий свес, который находится вдоль крыши.

Для защиты нижней поверхности свес обшивают обрезной доской, сайдингом или софитами

Фотогалерея: крыши с различной шириной свесов

Оптимальная ширина карниза находится в пределах 50–60 см
Край крыши заканчивается у верхней линии фронтона или стены
Дома, построенные в средиземноморском стиле, имеют узкие свесы и небольшой угол уклона
Широкий карниз придает монументальность всей постройке

Факторы, влияющие на параметры крыши

Первым этапом строительства крыши является проработка и составление техплана. В нём необходимо учесть все нюансы, которые повлияют на срок эксплуатации крыши. Параметры конструкции определяются при рассмотрении группы факторов: климатических особенностей региона, наличия чердака и вида кровельного материала .

В зависимости от местности, в которой находится постройка, на неё могут оказывать влияние различные природные силы и нагрузки. Среди них - ветровое, снеговое давление и воздействие воды. Определить их значение можно, обратившись в специальную строительную организацию, выполняющую подобные изыскания. Для тех, кто не ищет простых путей, есть вариант самостоятельно определить параметры.

Ветровая нагрузка

Ветер создаёт значительное давление на стены и крышу здания. Поток воздуха, встречающий на своем пути препятствие, разделяется, устремляясь в противоположных направлениях: к фундаменту и свесу кровли. Чрезмерное давление на свес может стать причиной срыва кровли. Чтобы уберечь постройку от разрушения, оценивают аэродинамический коэффициент, зависящий от угла наклона ската.
Чем круче скат и выше конёк, тем сильнее ветровая нагрузка, приходящаяся на 1м 2 поверхности. В этом случае ветер стремится опрокинуть крышу. На пологие крыши ураганный ветер воздействует иначе - подъёмная сила приподнимает и уносит венец дома. Поэтому для областей со слабой или умеренной силой ветра можно проектировать крыши с любой высотой конька и углом наклона. А для мест с сильными порывами ветра рекомендуются низкоскатные виды от 15 до 25°.

Кроме горизонтального воздействия, ветер оказывает давление в вертикальной плоскости, придавливая кровельный материал к обрешётке

Расчёт ветровой нагрузки на двускатную крышу

Расчётная ветровая нагрузка есть произведение двух составляющих: нормативного значения параметра (W) и коэффициента (k), учитывающего изменение давления в зависимости от высоты (z). Нормативное значение определяют при помощи карты ветровой нагрузки.

Территория страны поделена на 8 зон с разными номинальными значениями ветровой нагрузки

Коэффициент высоты вычисляется по таблице ниже исходя из соответствующего вида местности:

1. А - прибрежные участки водоёмов (морей, озёр), пустыни, степи и тундра.
2. B - городская зона с препятствиями и застройками высотой 10–25 м.
3. С - городская зона с сооружениями от 25 м в высоту.

Таблица: коэффициент для расчёта ветровой нагрузки

Высота z, м	Коэффициент k для разных видов местности
	А	В	С
до 5	0,75	0,50	0,40
10	1,00	0,65	0,40
20	1,25	0,85	0,55
40	1,50	1,10	0,80
60	1,70	1,30	1,00
80	1,80	1,45	1,15
100	2,00	1,60	1,25
150	2,25	1,90	1,55
200	2,45	2,10	1,80
250	2,65	2,30	2,00
300	2,75	2,50	2,20
350	2,75	2,75	2,35
480	2,75	2,75	2,75

Рассмотрим пример. Необходимо определить расчётную ветровую нагрузку и сделать вывод о приемлемом уклоне крыши. Исходные данные: регион - город Москва с видом местности В, высота дома 20 м. Находим на карте Москву - зона 1 с нагрузкой 32 кг/м 2 . Методом совмещения строк и столбцов таблицы получаем, что для высоты 20 м и вида местности В искомый коэффициент равняется 0,85. Перемножив два числа, определяем, что ветровая нагрузка составит 27,2 кг/м 2 . Так как полученное значение не является большим, то возможно применение уклона в 35–45°, в противном случае нужно принимать угол ската 15–25°.

Снеговая нагрузка

Снежные массы, накапливающиеся на крыше, оказывают определённое давление на кровлю. Чем больше сугробы, тем больше нагрузка. Но опасно не только давление снега, но и его подтаивание при повышении температуры. Средний вес только что выпавшего снега в расчёте на 1 м 3 достигает 100 кг, а в сыром виде эта цифра увеличивается троекратно. Всё это может стать причиной деформации кровли, нарушения её герметичности, а в некоторых случаях привести к обрушению конструкции.

Чем больше угол уклона ската, тем легче снеговые отложения удаляются с крыши. В районах с обильными снегопадами следует принять максимальную крутизну скатов 60º. Но и сооружение крыши с уклоном 45º способствует естественному отводу снега.

Под действием тепла, идущего снизу, снег тает, увеличивая риск образования протечек

Расчёт снеговой нагрузки на двускатную крышу

Значение снеговой нагрузки получают умножением средней нагрузки (S), характерной для определённого типа местности, и поправочного коэффициента (m). Среднее значение S находят по карте снеговой нагрузки России.

Территория России включает 8 снеговых районов

Поправочный коэффициент m варьируется в зависимости от уклона крыши:

• при угле кровли до 25 0 m равняется 1;
• среднее значение m для диапазона 25 0 –60 0 равняется 0,7;
• для крутоуклонных крыш с углом более 60 0 коэффициент m в расчётах не участвует.

Рассмотрим пример. Необходимо определить снеговую нагрузку для дома с углом ската 35 0 , размещённого в Москве. По карте находим, что требуемый город расположен в зоне 3 со снеговой нагрузкой 180 кг/м 2 . Коэффициент m принимается равным 0,7. Следовательно, искомая величина 127 кг/м 2 получится, если перемножить два этих параметра.

Суммарная нагрузка, складывающаяся из веса всей кровли, снеговой и ветровой нагрузки, не должна быть более 300 кг/м 2 . В противном случае следует подобрать более лёгкий кровельный материал или изменить угол уклона ската.

Тип крыши: чердачная или бесчердачная

Существует 2 типа двускатных крыш: чердачная и бесчердачная. Их названия говорят сами за себя. Так, чердачная (раздельная) крыша оснащена нежилым чердаком, а бесчердачная (совмещённая) - эксплуатируемой мансардой. Если предполагается использовать пространство под крышей для хранения неиспользуемых в каждодневном обиходе предметов, то нет смысла увеличивать высоту конька крыши. И наоборот, при планировании в подкрышном помещении жилой комнаты следует увеличить высоту конька.

Высота любого типа крыши должна быть достаточной для осуществления внутреннего ремонта

Для нежилых крыш высоту конька определяют правила противопожарной безопасности. Строительные нормативы гласят, что чердак должен содержать сквозной проход высотой 1,6 м и длиной 1,2м. Для жилых крыш высоту устанавливают, исходя их удобства проживания и беспроблемного размещения мебели.

Вид кровельного материала

Ещё недавно строительный рынок предлагал всего лишь несколько наименований кровельных материалов. Это был традиционный шифер и стальной оцинкованный лист. Сейчас ассортимент заметно пополнился новыми продуктами. При выборе материала для крыши следует учитывать несколько правил:

1. При уменьшении габаритов штучных кровельных материалов угол наклона увеличивают. Это связано с большим количеством стыков, которые являются потенциальными местами протечек. Поэтому сход осадков стараются сделать максимально быстрым.
2. Для крыш с малой высотой конька предпочтительнее применять рулонные кровельные материалы или крупнолистовые полотна.
3. Чем больше весит кровельный материал, тем круче должен быть уклон крыши.

Интервал возможных уклонов описан в инструкции производителя по монтажу кровли

Тип материала	Минимальный уклон, 0	Примечание
Металлочерепица	22	Теоретически, возможен монтаж на крышу с углом от 11 0 –12 0 , но для лучшей герметизации выбирайте больший уклон
Профнастил	5	При изменении угла наклона в большую сторону увеличивают нахлёст одного листа на другой
Асбоцементный шифер	25	При уклоне меньше рекомендуемого на крыше накопиться снег, под весом которого кровельный материал разрушится
Мягкая рулонная кровля (рубероид, ондулин)	2	Минимальный угол уклона зависит от количества слоёв: для одного слоя 2 0 , а для трёх - 15 0
Фальцевая кровля	7	Для кровли с небольшим уклоном рекомендуется приобретать двойной стоячий фальц

Себестоимость двускатной крыши

Логично, что при увеличении уклона ската возрастает площадь крыши. Это ведёт к повышенному расходу пило- и кровельных материалов и комплектующих (гвозди, саморезы) для их закрепления. Себестоимость крыши с углом 60° в 2 раза больше, чем создание плоской кровли, а уклон 45° обойдётся в 1,5 раза дороже.

Чем больше суммарная нагрузка на кровлю, тем большее сечение бруса используют для стропильной системы. При небольшом уклоне крыши шаг обрешётки уменьшают до 35–40 см или делают каркас сплошным.

Безошибочное вычисление размеров крыши сэкономит семейный бюджет

Видео: стропильная система и параметры крыши

Расчёт параметров крыши

Для быстрого расчёта габаритов крыши можно использовать онлайн-калькулятор. В поля программы вводятся исходные данные (размеры основания здания, тип кровельного материала, высота подъёма), а результатом является требуемое значение величины наклона стропил, площадь крыши, вес и количество кровельного материала. Небольшой минус - этапы расчёта скрыты от пользователя.

Для большего понимания и наглядности процесса можно провести самостоятельные вычисления параметров крыши. Существует математический и графический метод расчёта крыши. Первый основан на тригонометрических тождествах. Двускатную крышу представляют в виде равнобедренного треугольника, размеры которого являются параметрами крыши.

С помощью формул тригонометрии можно рассчитать параметры крыши

Расчёт угла уклона скатов крыши

Исходными данными для определения угла уклона служит выбранная высота крыши и половина её ширины. В качестве примера рассмотрим классическую двускатную крышу с симметричными скатами. Имеем: высоту конька 3 м, длина стены 12м.

Размеры с и d принято называть заложением крыши

Последовательность расчёта уклона:

1. Разбиваем условную крышу на 2 прямоугольных треугольника, для чего проводим перпендикуляр от вершины к основанию фигуры.
2. Рассматриваем один из прямоугольных треугольников (левый или правый).
3. Так как конструкция симметрична, то проекции скатов c и d будут одинаковыми. Они равны половине длине стены, т. е. 12/2 = 6 м.
4. Для вычисления угла уклона ската А рассчитываем его тангенс. Из школьного курса помним, что тангенс есть отношение противолежащего катета к прилежащему. Противоположная сторона - это высота крыши, а прилежащая - половина длины крыши. Получаем, что тангенс равен 3/6 = 0,5.
5. Чтобы определить, какой угол имеет полученный тангенс, воспользуемся таблицей Брадиса. Найдя в ней значение 0,5, находим что угол ската равен 26 0 .

Для перевода тангенсов или синусов угла в градусы можно применять упрощённые таблицы.

Таблица: определение уклона ската через тангенс угла для диапазона 5–60 0

Угол наклона крыши, 0	Тангенс угла А	Синус угла А
5	0,09	0,09
10	0,18	0,17
15	0,27	0,26
20	0,36	0,34
25	0,47	0,42
30	0,58	0,5
35	0,7	0,57
40	0,84	0,64
45	1,0	0,71
50	1,19	0,77
55	1,43	0,82
60	1,73	0,87

Расчёт подъёма двускатной крыши и высоты конька

Высота крыши тесно связана с крутизной ската. Она определяется способом обратным методу получения уклона. За основу расчёта берётся угол наклона кровли, который подходит для данной местности в зависимости от снеговой и ветровой нагрузки, вида кровли.

Чем больше уклон, тем больше свободного места под крышей

Порядок расчёта подъёма крыши:

1. Для удобства разбиваем нашу «крышу» на две равные части, ось симметрии будет являться высотой конька.
2. Определяем тангенс выбранного угла наклона крыши, для чего используем таблицы Брадиса или инженерный калькулятор.
3. Зная ширину дома, вычисляем размер её половины.
4. Высоту ската находим по формуле Н= (В/2)*tg(A), где Н - высота крыши, В - ширина, А - угол уклона ската.

Воспользуемся приведённым алгоритмом. Например, необходимо установить высоту двускатной крыши дома с шириной 8 м и углом наклона 35 0 . С помощью калькулятора находим, что тангенс 35 0 равен 0,7. Половина ширины дома составляет 4 м. Подставляя параметры в тригонометрическую формулу, находим, что Н=4*0,7=2,8 м.

Грамотно рассчитанная высота крыши придаёт дому гармоничный вид

Приведённый порядок действий относится к определению подъёма крыши, т. е. расстоянию от низа пола чердака до точки опоры стропильной ног. Если стропила выступают над коньковой балкой, то полная высотка конька определяется как сумма подъема крыши и 2/3 толщины стропильной балки. Так, полная длина конька для крыши с подъёмом 2,8 м и толщиной балки 0,15 м получается равной 2,9 м.

В местах вырубки уступов для сборки с коньковым прогоном стропила уменьшают на 1/3

Расчёт длины стропил и ширины крыши

Для вычисления длины стропил (гипотенуза в прямоугольном треугольнике) можно идти двумя путями:

1. Вычислить размер через теорему Пифагора, которая гласит: сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
2. Воспользоваться тригонометрическим тождеством: длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике есть отношение противолежащего катета (высота крыши) к синусу угла (наклон крыши).

Рассмотрим оба случая. Допустим, имеем высоту подъёма крыши 2 м и ширину пролёта 3 м. Подставляем значения в теорему Пифагора и получаем, что искомая величина равна квадратному корню из 13, что составляет 3,6 м.

Зная два катета треугольника, можно легко вычислить гипотенузу или длину ската

Второй способ решения задачи - нахождение ответа через тригонометрические тождества. Имеем крышу с углом уклона 45 0 и высотой подъёма 2 м. Тогда длина стропил вычисляется как отношение числа подъёма 2 м к синусу наклона 45 0 , что равняется 2,83 м.

Ширина крыши (на рисунке Lbd) складывается из длины стропил (Lc) и длины карнизного свеса (Lкc). А длина крыши (Lcd) представляет собой сумму длины стены дома (Lдд) и двух фронтонных свесов (Lфс). Для дома с шириной коробки 6 м и свесами 0,5 м ширина крыши будут равняться 6,5 м.

Строительные нормы не регламентируют чёткое значение длины ската, её можно подбирать в широком диапазоне размеров

Расчёт площади крыши

Зная длину ската и ширину крыши, можно легко найти её площадь, перемножив указанные размеры. Для двускатной кровли общая площадь крыши равняется сумме площадей обеих поверхностей скатов . Остановимся на конкретном примере. Пусть крыша дома имеет ширину 3 м и длину 4 м. Тогда площадь одного ската равняется 12м 2 , а общая площадь всей крыши 24м 2 .

Неверный расчёт площади крыши может привести к дополнительным затратам при покупке кровельного материала

Расчёт материалов для крыши

Чтобы определить количество кровельных материалов, необходимо вооружиться площадью крыши. Все материалы кладут внахлёст, поэтому при покупке следует делать небольшой запас в 5–10% от номинальных вычислений. Правильный расчёт количества материалов существенно сэкономит бюджет строительных работ.

Общие правила для расчёта пиломатериалов:

1. Габарит и сечение мауэрлата. Минимально возможное сечение бруса - 100×100 мм. Длина соответствует периметру коробки, запас на соединения устанавливают в районе 5%. Объем бруса получают перемножением размеров сечения и длины. А если умножить полученное значение на плотность древесины, то найдётся масса пиломатериала.
2. Размер и количество стропил. За основу расчёта берут общую нагрузку на крышу (давление кровельного пирога, снега и ветра). Предположим, что общая нагрузка равняется 2400 кг/м 2 . Средняя нагрузка, приходящаяся на 1 м стропил, составляет 100 кг. Учитывая это, метраж стропил будет равен 2400/100=24 м. Для длины стропил 3 м, получаем всего 8 стропильных ног или 4 пары. Сечение стропил принимают от 25х100 мм и выше.
3. Объём материала для обрешётки. Зависит от вида кровельного покрытия: для битумной черепицы сооружают сплошную обрешётку, а для профнастила или асбоцементного шифера разреженную.

Расчёт кровельных материалов рассмотрим на примере металлочерепицы. Это листовой материал, монтируемый на крышу в один или несколько рядов.

Последовательность расчёта:

1. Определение количества листов. Полотно металлочерепицы имеет полную 1180 мм и рабочую 1100 мм ширину. Последняя меньше реальной и не учитывается в расчёте, так как идёт для перекрытия стыков. Количество листов определяют как отношение полной ширины крыши (вместе со свесами) к полезной ширине листа. Причём результат деления округляют в большую сторону до целого значения. Так, для крыши с шириной ската 8 м и полотном металлочерепицы «Монтеррей» шириной 1,1 м количество листов находится по формуле: 8/1,1=7,3 шт, а с учётом округления 8 шт. Если полотно кладут в несколько вертикальных рядов, то длину ската делят на длину кровельного полотна с учётом нахлеста между листами до 15 см. Учитывая, что крыша двускатная, значение увеличивают вдвое, т. е. всего потребуется 16 листов.
2. Определение общей площади. Для определения общей площади кровельного материала количество полотен умножают на полную площадь (произведение полной ширины и длины) одного листа. В нашем случае 8*(1,18 м*5 м)=47,2 м 2 . Для двускатных конструкций результат умножают на два. Получаем, что вся площадь крыши составляет 94,4 м 2 .
3. Определение количества гидроизоляции. Стандартный рулон гидроизоляционного материала имеет площадь 65м 2 без нахлёста. Количество рулонов получают делением общей площади крыши на площадь плёнки, т. е. 94,4 м 2 /65 м 2 = 1,45 или 2 полных рулона.
4. Определение количества крепежа. На 1 м 2 кровли приходится 6–7 саморезов. Тогда, для нашей ситуации: 94,4 м 2 * 7 = 661 саморез.
5. Определение числа доборов (коньков, ветровых планок). Общий метраж планок составляет 2 м, а рабочая зона - 1,9 м из-за частичного перекрытия. Разделив длину ската на рабочую длину планок, получаем необходимое число доборов.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли с помощью онлайн-калькулятора

Графический метод определения параметров крыши заключается в её прочерчивании в уменьшенном масштабе. Для него понадобится листок бумаги (обычной или миллиметровой), транспортир, линейка и карандаш. Порядок действий:

1. Подбирается масштаб. Его оптимальное значение составляет 1:100, т. е. на каждый 1 см бумажного листа приходится 1 м сооружения.
2. Вычерчивается горизонтальный отрезок, длина которого соответствует основанию крыши.
3. Находится середина отрезка, от точки которой вверх проводится перпендикуляр (вертикальная линия под углом 90 0).
4. С помощью транспортира от границы основания крыши откладывается требуемый угол кровли и проводится наклонная линия.
5. Место пересечения наклонной линии с перпендикуляром даёт высоту подъёма крыши.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли вручную

Первое, на что обращают внимание - это визуальный облик крыши. Архитекторы следят за тем, чтобы кровля гармонично сочеталась с фасадом здания. Но одной красоты недостаточно. Важно правильно рассчитать параметры, чтобы конструкция получилась прочной и функциональной. Пренебрежение снеговой и ветровой нагрузкой, монтаж стропил под неправильным углом могут стать причиной разрушения крыши. А неверное определение площади крыши приведёт к дополнительным затратам на приобретение недостающих материалов. Поэтому следует ответственно подходить к вычислениям, обращая внимание на все нюансы.