Расчет стропил и балок перекрытия

Расчет деревянных стропил крыши

Чтобы рассчитать не только количество, но и прочность деревянных стропил для крыши воспользуйтесь данным калькулятором.

Для того чтобы провести расчет необходимо ввести параметры в определенные ячейки, которые находятся в окошке слева «Исходные данные», и соответственно получить результат в окошке «Результат» справа.

Для определения условий эксплуатации стропил, вам нужно ввести такие значения как: длина и высота стропил, шаг, и срок службы стропил.

Определить характеристики стропилин вам поможет расчет с введением таких параметров: материал, ширина и высота стропилины, а также сорт древесины и пропитка.

Нагрузка на стропилины рассчитывается по таким параметрам: нормативная нагрузка, расчетная нагрузка, и коэффициент.

Если у вас какой-то параметр идет дробным числом, не бойтесь его вводить, формула запрограммированная под расчет с легкостью и точностью рассчитает все необходимое.

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

Рекомендуемая ширина доски стропил:

• 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.

Какие нужны материалы?

В зависимости от технических условий, а это величина периметра, высота фронтона, угол наклона кровли, материал несущих стен, изготавливают балки из четырёх видов деревянных профилей.

• Цельный деревянный профиль. Самый популярный материал, из которого изготавливают стропила и подстропильные элементы. Из него получаются мощные наклонные подкровельные балки, выдерживающие существенную снеговую и ветровую нагрузку и вес кровли из тяжёлого листового материала.
• Какую доску использовать? Незаменимый материал для устройства перекрытий пролётов до 6 метров. Из обрезной доски изготавливают практически все элементы системы опорного каркаса. Это стропила, стойки и элементы перекрытия, а также подшивка балок перекрытия снизу и обрешётка стропил сверху.
• Клееный брус. Несмотря на составную структуру, клееный брус обладает большей несущей способностью, но стоит дороже, чем предыдущий деревянный профиль. Строение длинномера представляет собой склеенные между собой обрезные доски. Из клееного бруса строят пролётные стропильные фермы.
• Брёвна. Очищенные от коры стволы деревьев используют в качестве наклонных балок для деревянных построек подсобного назначения – сараев, гаражей, складов и мастерских. Их тщательно обрабатывают антисептиками. Перед монтажом брёвна лучше покрасить. Для этого наиболее подходят краски на натуральной олифе.
• Сопутствующие материалы. Для изготовления прочих подстропильных элементов применяют доски, строительную фанеру, листы ОСБ, ДСП, ДВП и пластика.

Материалы подверженные разрушению от повышенного уровня влажности обрабатывают влагостойкими пропитками или красят.

В качестве крепежа используют шпильки, саморезы, шурупы, скобы, хомуты, металлические перфорированные уголки и болты. В каждом определённом случае выбирают наиболее удобный в обращении вид метизов.

Требования, предъявляемые к конструкции стропил

Преимущественно, для изготовления элементов конструкции стропил применяется древесина хвойных пород.

Очень важно, чтобы ее влажность не превышала 20%.

Современный материал, предназначенный для обустройства кровли, проходит обработку специальными препаратами, обеспечивающими ему защиту от негативных воздействий извне.

Нагрузки, оказывающие влияние на стропильную систему, бывают двух видов:

Постоянные. Такие нагрузки создаются собственным весом конструкции, а также весом кровельных материалов, обрешетки и слоя теплоизоляции. На них влияют размеры стропил.

Временные. Они делятся на три категории:

• особые,
• длительные,
• кратковременные.

Ветровые нагрузки на крышу

Особые нагрузки – это воздействия, возникающие крайне редко. Ярким тому примером является землетрясение. Кратковременные нагрузки – это вес рабочих, выполняющих кровельные и стропильные работы, а также вес применяемого ими оборудования и инструментов. К кратковременным нагрузкам можно отнести снеговые и ветровые нагрузки, оказываемые на кровлю.

Для расчета стропильной системы с использованием предельных состояний этих групп нагрузок надо учитывать их самое неблагоприятное сочетание.

Прежде чем выполнить расчёт сечений стропил, нужно учитывать, что сечение зависит от следующих параметров:

• Длины стропильных ног;
• Расчетной величины нагрузок, характерных для конкретной местности;
• Шага, с которым были установлены стропила каркасного дома.

На многих строительных сайтах представлен специальный калькулятор, с помощью которого вы легко сможете провести расчет балок и стропил.

Как правильно рассчитать балки?

Для начала нужно выбрать в калькуляторе конструкцию, для которой предназначены балки (в стропильной системе, в перекрытии).

В соответствующую строчку вводим самый большой пролет балок перекрытия. Если же вы собираетесь использовать балки в стропильной системе, то в данной строчке должны ввести расстояние между опорами стропил.

Обязательно нужно указать расстояние, через которое будут устанавливаться балки. Если это десятичное значение, то числа разделяем не запятой, а точкой. К примеру, значение 0.5 м.

Указываем расчетную нагрузку. Она измеряется в килограммах на квадратный метр. Для перекрытий стандартная нагрузка составляет 400к/м2, а для стропильных систем – 220 кг/м2.

Последним параметром, который необходимо ввести, является угол наклона стропил. Он измеряется в градусах.

Приведем пример расчета балок, предназначенных для перекрытия:

• Шаг, с которым буду устанавливаться балки – 0,4 м
• Длина пролета – 7,1 м
• Расчетная нагрузка на перекрытие – 400кг/м2.

Результат: идеальным вариантом в данном случае будут балки серии DJH_360.

Крепеж для стропил

Во время установки стропильной системы применяются деревянные и металлические изделия.

К деревянным изделиям относятся:

• Треугольники
• Нагели
• Бруски
• Пластины
• Накладки для создания шипа

Среди металлических деталей для крепежа можно выделить:

• Шинки, хомуты и скобы
• Шурупы, болты, шпильки и гвозди
• Пластины (гвоздевые и зубчатые)
• Стальные уголки
• Разнообразные закладные детали
• Перфорированные пластины
• Ползунки и салазки (используются для крепления стропил)

Рассчет деревянных балок межэтажного перекрытия и стропил крыши

Обучение расчетам строительных конструкций включено в 5 этап Школы проектирования загородных домов.

Шаг 1. Находим значение нагрузки на перекрытие (сбор нагрузок).

q = q_кв х B

q – величина нагрузки на перекрытие (кгс/м)
B – «грузовая полоса» или шаг наших балок перекрытия, в среднем это 0,6м.
q_кв – величина квадратичной нагрузки на перекрытие (кгс/м 2 ) собирается путем сложения всех нагрузок на перекрытие:

• Масса пола и перекрытия (плотность х толщину материала).
• «Полезная» нагрузка (вес людей) – 150 кгс/м 2 х 1,3.
• Вес перегородок – 50 кгс/м 2 х 1,3.
• Снеговая нагрузка для Подмосковного региона – 180 кгс/м 2 (только для расчета стропил крыши).

В среднем для балок перекрытия в деревянных домах q_кв = 250 кгс/м 2

Шаг 2. Находим внешний момент.

М = (q x L 2 ) / 8

М – величина внешнего момента
q – величина нагрузки на перекрытие (кгс/м)
L – величина пролета перекрытия (м)

Шаг 3. Находим расчетный момент сопротивления.

W_р = M х 100 / R_y

W_р – величина расчетного момента сопротивления
М – величина внешнего момента
R_y – величина расчетного сопротивления (для дерева это 130 кгс/см 2 )

Шаг 4. Находим момент сопротивления нашей балки перекрытия.

W_дер = (b x h 2 ) / 6

W – величина момента сопротивления нашей балки перекрытия
b – толщина балки в см (размер всегда кратный 5см)
h – высота балки в см (размер всегда кратный 5см)

Шаг 5. Сравниваем W_р и W_дер

W_р ≤ W_дер

Дано: балка 50мм х 150мм с шагом 0,6м для перекрытия пролета в 5м.

Задача: проверить, проходит балка такого сечения для указанного пролета?

Шаг 1. Находим значение нагрузки на перекрытие (сбор нагрузок).

q = q_кв х B
q = 250 кгс/м 2 х 0,6м = 150 кгс/м

Шаг 2. Находим внешний момент.

М = (q x L 2 ) / 8
М = (150 кгс/м x 5 2 м) / 8 = 468,75 кгс х м

Шаг 3. Находим расчетный момент сопротивления.

W_р = M х 100 / R_y
W_р = 468,75 кгс х м х 100 / 130 кгс х см 2 = 360,57 см 3

Шаг 4. Находим момент сопротивления нашей балки перекрытия.

W_дер = (b x h 2 ) / 6
W_дер = (5см x 15 2 см) / 6 = 187,5 см 3

Шаг 5. Сравниваем W_р и W_дер

W_р ≤ W_дер
360,57 > 187,5 (не проходит).

Шаг 6. Увеличиваем сечение деревянной балки до 50мм х 200мм и проверяем.

W_дер = (b x h 2 ) / 6
W_дер = (5см x 20 2 см) / 6 = 333,3 см 3
360,57 > 333,3 (не проходит).

Снова увеличиваем сечение деревянной балки до 100мм х 200мм и проверяем.

W_дер = (b x h 2 ) / 6
W_дер = (10см x 20 2 см) / 6 = 666,6 см 3
360,57 ≤ 666,6 (проходит).

Ознакомление с алгоритмом вычисления

Всю работу можно разделить на две основные стадии. На первой из них с применением представленной программы рассчитывается нагрузка на один погонный метр. Далее с помощью специальной таблицы определяется приемлемое сечение бруса, применяемого в качестве стропильной ноги.

Стадия №1: получение результата в виде распределенной нагрузки

В поля калькулятора требуется ввести определенные параметры.

Вспомогательная карта для определения нагрузки, создаваемой снежным покровом

• Угол крутизны ската указывается в первую очередь, чтобы понять, какую нагрузку будут оказывать внешние факторы в виде снега и ветра. Оптимальный уклон в обязательном порядке подбирается с учетом применяемого покрытия для кровли и других характеристик.
• Необходимо указать вид кровельного материала, ведь масса покрытий может существенно колебаться. Таким образом, удается узнать статическую нагрузку, которая будет оказываться на стропильные ноги. Представленная программа уже содержит весовые показатели разных материалов, причем не только кровельных.
• В специальном поле следует выбрать и зону региона, соответствующего определенной снеговой нагрузке. Для ее определения применяется специальная карта.
• Точно так же узнается и вводится показатель давления, оказываемого ветром. Для этого используется соответствующая карта.
• Особенности расположения строения должны тоже учитываться. Предлагается оценить и отметить один из вариантов. Здание может находиться на открытой местности, в лесистых участках или в плотной городской черте. При выборе пункта нужно брать в расчет наиболее приемлемый вариант. Все искусственные и природные преграды для ветра должны рассматриваться, если они находятся на определенном расстоянии. Чтобы определить, в какой зоне располагается строение, следует 30 метров умножить на его высоту (от земли до конька). Полученный результат будет являться радиусом для проведения окружности. Если основные препятствия находятся вне круга, то здание стоит в открытой местности.
• Высота строения в метрах должна быть указана в специальном поле исходных данных. Необходимо отразить расстояние до самой высшей точки, которой обычно является конек.
• Завершающий пункт – шаг установки стропил. При частой установке распределенная нагрузка падает. При необходимости можно изменять расстояние между ними, чтобы посмотреть на значение усилия, передаваемого на каждый погонный метр элемента.

Представлена специальная карта для определения нагрузки, создаваемой ветром

Стадия №2: определение сечения применяемых балок для стропильной системы

Когда распределенная нагрузка, воздействующая на каждый метр балки, получена, можно по таблице узнать подходящие размеры для каждого конкретного случая. Также должна быть определена длина стропильной ноги. Имея такие данные, можно обратиться к таблице, помогающей подобрать сечение.

Нужно учитывать еще один момент. Если балки являются сравнительно длинными, то для улучшения прочностных качеств используются специальные элементы вроде стоек или подкосов. Они дают возможность сократить расстояние пролета непосредственно между опорными точками.

Предлагается воспользоваться таблицей для определения сечения стропил

Если нагрузка, распределенная между стропилами, составляет 75 кг на метр длины, а шаг между местами опор равен 5 метрам, то после изучения таблицы можно понять, что для проведения работ подойдут определенные сечения.

Общая характеристика висячих стропил

Стропила являются неотъемлемой частью кровельной конструкции. Они выполняют роль каркаса крыши, на который крепится обрешетка и кровельный материал.

Существует два типа стропил: висячие и наслонные. Их отличие состоит в условии применения. Если здание не имеет внутренние несущие стены, то используются висячие стропила. В таком случае стропила опираются на бока здания. Ширина пролета при использовании висячей стропильной системы должна составлять от 6 до 10 метров.

Следует отметить, что висячие стропила не создают горизонтальные нагрузки, а работают только на сжатие и изгиб. Вся нагрузка в этом случае передается на стены. Для уменьшения распирающего усилия на стены применяется растяжка.

Этот элемент соединяет стропильные ноги и не позволяет им разъехаться в разные стороны. Растяжки могут быть составными либо цельными. Сращивание брусьев при изготовлении составных растяжек может выполняться разными способами: внахлест, прямым или косым зубом и т.д.

Стропильные ноги изготавливают из бревна, бруса или обычной обрезной доски. Перед укладкой деревянные элементы необходимо обработать антисептиками и антипиренами, защищающими от грибка и плесени.

Как правильно рассчитать стропильную систему

Естественная эксплуатационная нагрузка на балки перекрытия подразумевает точный выбор материала. Рассчитать сечение балок перекрытия строящейся конструкции можно в соответствии с СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции».

При расчете, можно взять сечение обычного бруса, но в сложных конструкция необходимо учесть коэффициент для клееных пиломатериалов. По стандарту сечение балки клееного бруса должно ровняться не меньше 1/10 — 1/16 части ширины задуманного пролета. Существует специальная таблица И. Стоянова, которая помогает упростить данные расчеты. К примеру, если пролет равен 6 м, а нагрузка на метр 350 кг, то сечение должно быть не меньше 20х22 см. При меньшем пролете, например 3 м и нагрузке 200 кг не менее 5х16 см. Для удобства читателей представим эту таблицу:

Расчет зависимости ширины сечения клееного бруса от пролета помещения

Расстояние между стропилами тоже нужно выполнять по ГОСТам. Оно должно ровняться 0,5-1м. Этот проем тоже будет нести определенную нагрузку и делать его больше 1 м не следует.

Сбор нагрузок воздействующих на балки

Диапазон различного вида нагрузок действующих на несущие конструкции достаточно велик. Он различается исходя из целевого применения балки, то есть ответа на вопрос эта балка располагается в междуэтажном или чердачном перекрытии. Конструкции междуэтажных перекрытий несут нагрузку в основном только от веса самого перекрытия, от процесса жизнедеятельности людей которые там находятся и того производственного процесса который там проходит.

Так расчетная нагрузка на междуэтажное перекрытие в жилых зданиях равна 150кг/м2 х 1,3 = 195 кг/м 2 .

К оэффициент 1,3 обеспечивает надежность работы конструкции . Вес междуэтажного перекрытия включает вес балок, полов, конструкций потолка, утеплителя. При производстве расчетов вес междуэтажного перекрытия лучше всего рассчитывать в каждом случае индивидуально.

Нагрузка на чердачное перекрытие, эксплуатация которого не предусматривает 70 кг/м2 х 1,3 = 91 кг/м².

Вес самого чердачного перекрытия включает в себя вес балок, утеплителя, материала зашивки и составляет 50 кг/м2. В случае, если балка является не только чердачным перекрытием, но и входит в конструкцию стропильной системы здания, то её расчет производится в составе стропильных конструкций.

Делая расчет балки на прогиб особое внимание обратите на прогибы которые образуются в несущих конструкциях после того как их нагрузят в процессе эксплуатации.

Максимально допустимый показатель прогиба для междуэтажных перекрытий составляет 1/350 от длины балки, а для чердачных перекрытий 1/200.

В случае, когда величина прогиба превышает указанные величины, это может нанести существенные деформационные изменения в геометрии потолочных конструкций. Так при длине балки перекрытия 6 метров величина допустимого прогиба будет составлять 17 мм. Если предположить, что потолок в помещении будет из гипсокартонных плит, то образование трещин неминуемо. Поэтому производя расчет, следует сразу же учитывать материал, из которого будет выполняться конструкция потолка. Если заказчик для оформления потолка будет использовать подвесные конструкции типа «Армстронг», то беспокоиться не о чем, а если для отделки будут применяться материалы на основе гипса, минеральных вяжущих, то возможно стоит увеличить надежность перекрытия и увеличить сечение балок, чтобы полностью исключить возможность прогиба.

Устройство стропильной системы

Особенности технологии: наша стропильная система позволяет максимально использовать мансардное пространство.

• использования клееного материала, что позволяет оставлять клееные стропила цельными (до 18 м.). Наша технология исключает сращивание !

• математического расчета на компьютере с использованием новейших немецких и швейцарских программных разработок в этой области.

После задания всех необходимых вводных данных (геометрия устанавливаемой крыши, ветровые, снеговые нагрузки, типа используемого кровельного материала, региона местности и т.д.) программа выдает полную информацию по стропильным ногам, их расположению, сечению, детализированные чертежи, т.е. всю необходимую документацию для изготовления и устройства каркаса кровли. Имея эти данные, в цехе квалифицированный персонал за короткий срок изготавливает кровлю любой сложности и конфигурации. Результат работы пакетируется и отправляется на объект. На объекте стропильная система собирается буквально за считанные дни.

Так как весь процесс изготовления происходит в заводских условиях мы можем предложить широчайшие возможности для производства очень сложных, фигурных, в том числе и с открытыми элементами стропильных ног, кровель.

Данная технология позволяет проектировать и изготавливать, в заводских условиях, несущие стропильные конструкции практически для любого типа крыш. Системы, с использованием соединительных зубчатых пластин, применяются во всех типах сооружений, например: частные жилые дома, промышленные и прочие сооружения, включая реконструкцию кровли зданий ветхого жилого фонда.

Металлические балки

Металлические балки самые прочные, применяются при строительстве в основном высотных зданий. Служат основными несущими конструкциями и в силу своей жесткости передают нагрузку к местам опоры: колоннам, стенам, простенкам. Поверх металлических балок устраиваются различные типы покрытий. После установки такой балки в проектное положение ее раскрепляют в несущих конструкциях, устраивают опалубку и устанавливают арматуру. Все растягивающие нагрузки после заливки бетоном воспринимает как раз эта арматура.

При устройстве железобетонных покрытий по металлическим балкам дополнительно создается жесткость за счет металлических ребер. Деревянные покрытия по металлическим балкам устраиваются с помощью деревянных прокладок. Таким образом создается общая связка дерева и металла.

В скатных крышах несущий каркас делают из балок чердачного перекрытия, стропил, коньковых досок или коньковых балок и при необходимости промежуточных опор стропил. Нижние концы стропил или ферм, как правило, опираются на каркас здания, а коньковая балка – на стойки, которые передают нагрузку на прогон.

Для присоединения балок к колоннам или другим балкам применяются специальные башмаки. Они бывают двух типов. В первом случае крепежные крылья вертикальной части башмака загнуты внутрь. Это видимый башмак. В другом случае башмак имеет крылья, загнутые наружу, для того чтобы его можно было легко крепить к основанию крыши.