Разделы сайта
Выбор редакции:
- Крейсер "красный крым" черноморского флота
- «31 спорный вопрос» русской истории: житие императора Николая II
- Лечебные свойства корня лопуха и его широкое применение в домашних условиях
- Природные ресурсы западной сибири
- Совместимость петуха и змеи в любовных отношениях и браке Он петух она змея совместимость
- Чемерица черная: прекрасная и опасная Противопоказания и побочные действия
- Чем интересна Свято-Михайло-Афонская Закубанская пустынь?
- Порционная сельдь под шубой на праздничный стол
- К чему снится шить во сне
- Примета — разбить зеркало случайно: что делать, если оно треснуло
Реклама
Расчет стропил: методика выполнения, примеры, автоматизация. Калькулятор двухскатной крыши и расчёт стропильной системы онлайн Программа для расчета стропильной системы с затяжкой |
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 стропилЧтобы произвести расчет стропильной системы двухскатной крыши, нужно учесть:
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 обрешеткиДля 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
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, 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
. 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 Белоруссии нормативная снеговая нагрузка Sg
определяется Например, Брест (I) - 120 кг/м², Найти максимально возможную снеговую нагрузку на крышу высотой 2,5 м и длинной пролёта 7м. По карте 1 обязательного приложения 5 СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" определяем Sg
- нормативную снеговую нагрузку для города Иваново (IV район): Определяем угол уклона крыши α
. Так как 30° , расчёт µ
произведём по формуле µ = 0,033·(60-α)
. 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, 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, 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; 4. Вес чернового настила, обрешётки и стропильной системы. Вес чернового настила 18 - 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 Цементно-песчаная черепица:
Металлочерепица:
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 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.
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
, 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, Если неравенство не соблюдается, то увеличиваем B или H . Условие:
Как было подсчитано , суммарная нагрузка, действующая на квадратный метр крыши равна Q = 303 кг/м².
2. Выберем толщину доски для стропил - 5см. Тогда, H ≥ 9,5·Lmax·sqrt(Qr/B·Rизг)
, так как уклон крыши α > 30°
: Из таблицы стандартных размеров пиломатериалов выбираем доску с ближайшим сечением:
3. Проверяем, укладывается ли величина прогиба в норматив. Для этого должно соблюдаться неравенство:
Сечение стропил, установленных с шагом 0,8м, для крыши нашего домика составит: ширина - 5 см, высота - 17,5 см. Конструирование крыши – довольно сложный процесс, который требует наличия некоторых знаний и умений. Намного проще и быстрее разработать крышу в специальной программе, которая сама просчитает количество материалов, угол уклона и многие другие конструктивные нюансы. Однако стоит понимать, что есть специализированная программа для проектирования крыш, разобраться в которой можно только с помощью руководства или специалиста. Если говорить о более простых и доступных бесплатных софтах, в которых может разобраться и новичок, то максимум, что вы получите, – это трёхмерная модель крыши, но просчитывать и расставлять все конструктивные элементы вы должны самостоятельно. Если говорить о специалистах в области дизайна, архитектуры и конструкторах, то они при проектировании крыши привыкли пользоваться специальными программами, которые необходимо покупать. К ним можно отнести AutoCad (Автокад), ArhiCad (Архикад), 3D Max, ArCon (Аркон). Первые три программы из перечисленного списка позволяют не только построить 3Д модель будущего сооружения, но и выполнить его планы, разрезы, а также другие конструктивные и архитектурно-строительные чертежи. В этих программах разрабатывают не только экстерьер дома, но и его интерьер. Однако освоить этот софт неопытному человеку очень сложно, а тем более найти его бесплатную версию. Намного проще обстоит дело с программой Аркон, которую с успехом используют строители, конструкторы и архитекторы для разработки дома или его отдельных элементов, например, крыши. Однако самое главное преимущество этого софта состоит в его доступности. Освоить эту программу могут даже люди, далёкие от строительства и проектирования. АрконВ Арконе при проектировании крыши дома на начальном этапе пользователь может выбрать нужную разновидность крыши. После этого он может внести нужные изменения и уточнения в выбранную конструкцию. При этом прорисовывать стропильную систему от начала до конца не нужно, она уже заложена в программное обеспечение. У вас есть возможность выбрать одну из следующих форм крыш:
Если зайти в редактор, то можно изменять типовую конструкцию. Для этого нужно установить свои числовые значения в окошко со значением угла наклона скатов, высотой фронтонов, расположением водосточных желобов. Нажав на кнопку просмотра, вы сразу увидите результат. Зайдя в раздел «Инфо», вы получите всю подробную информацию о разработанной вами конструкции, а именно:
При этом стоит учитывать, что все длины округляются до 5 см. Однотипные пиломатериалы после округления будут объединены в один раздел. Но в каталоге они будут разбиты по разновидностям, габаритам, сечению. Чтобы определить высоту мансардного этажа с опорой, нужно воспользоваться кнопкой «Ассистент». Если на открывшейся вкладке перейти в раздел «Общее», то там можно узнать высоту чердачного этажа и другие величины. Кроме этого, софт позволяет выбирать разновидность кровельного покрытия. Вы можете подобрать расцветку, фактуру и материал. Другие программыЕсли говорить про проектирование крыши, то Аркон – самая лучшая программа для этого. Но если вы не ставите целью разработать крышу до мельчайших подробностей, а лишь хотите увидеть приблизительный трёхмерный результат, то можете воспользоваться следующим доступным программным обеспечением:
Если же вам нужно более серьёзное программное обеспечение бесплатно, то можете воспользоваться софтом NanoCAD. По сути, это базовый уровень систем автоматизированного проектирования. Хотите произвести расчет стропильной системы быстро, без изучения теории и с достоверными итогами? Воспользуйтесь онлайн калькулятором на сайте! Вы можете себе представить человека без костей? Точно так же скатная крыша без стропильной системы больше похожа на строение из сказки про трех поросят, которую запросто сметет природной стихией. Крепкая и надежная система стропил - залог долговечности конструкции крыши. Чтобы качественно сконструировать систему стропил, необходимо учесть и спрогнозировать основные факторы, влияющие на прочность конструкции. Принять во внимание все изгибы крыши, поправочные коэффициенты на неравномерное распределение снега по поверхности, снос снега ветром, уклон скатов, все аэродинамические коэффициенты, силы воздействия на конструктивные элементы крыши и так далее - рассчитать все это максимально приближенно к реальной ситуации, а также учесть все нагрузки и искусно собрать их сочетания - задача не из легких. Если хотите разобраться досконально - список полезной литературы приведен в конце статьи. Конечно, курс сопромата для полного понимания принципов и безукоризненного расчета стропильной системы в одну статью не уместить, поэтому приведем основные моменты для упрощенной версии расчета . Классификация нагрузокНагрузки на стропильную систему классифицируются на: 1) Основные :
2) Дополнительные - ветровое давление, вес строителей, гололедные нагрузки. 3) Форс-мажорные - взрывы, сейсмоактивность, пожар, аварии. Для осуществления расчета стропильной системы принято рассчитывать предельные нагрузки, чтобы затем, исходя из подсчитанных величин, определить параметры элементов стропильной системы, способных выстоять против этих нагрузок. Расчет стропильной системы скатных крыш производится по двум предельным состояниям: a) Предел, при котором происходит разрушение конструкции. Максимально возможные нагрузки на прочность конструкции стропил должны быть меньше предельно допустимых. b) Предельное состояние, при котором возникают прогибы и деформация. Возникающий прогиб системы при нагрузке должен быть менее предельно возможного. Для более простого расчета применяется только первый способ. Расчет снеговых нагрузок на крышуДля подсчета снеговой нагрузки используют такую формулу: Ms = Q x Ks x Kc Q - вес снегового покрова, покрывающий 1м2 плоской горизонтальной поверхности крыши. Зависит от территории и определяется по карте на рисунке № X для второго предельного состояния - расчет на прогиб (при расположении дома на стыке двух зон, выбирается снеговая нагрузка с большим значением). Для прочностного расчета по первому типу величина нагрузки выбирается соответсвенно району проживания по карте (первая цифра в указанной дроби - числитель), либо берется из таблицы №1: Первое значение в таблице измеряется в кПа, в скобках нужная переведенная величина в кг/м2. Ks - поправочный коэффициент на угол наклона кровли.
Угол наклона крыши можно определить онлайн калькулятором крыши соответствующего типа. Kc - коэффициент ветрового сноса снега с крыш. При условии пологой крыши с углом ската 7-12 градусов в районах на карте со скоростью ветра 4 м/с, Kc принимается = 0.85. На карте отображено районирование по скорости ветра. Коэффициент сноса Kc не учитывается в районах с январской температурой теплее -5 градусов, так как на крыше образуется ледяная корка, и сдува снега не происходит. Не учитывается коэффициент и в случае закрытия здания от ветра более высокой соседней постройкой. Снег ложится неравномерно. Зачастую с подветренной стороны формируется так называемый снеговой мешок, особенно в местах стыков, изломов (ендова). Следовательно, если вы хотите прочную крышу, делайте шаг стропил минимальным в этом месте, также внимательно относитесь к рекомендациям производителей кровельного материала - снег может обломить свес, если он неправильных размеров. Напоминаем, что расчет, приведенный выше, предложен вашему вниманию в упрощенной форме. Для более надежного расчета советуем умножить результат на коэффициент надежности по нагрузке (для снеговой нагрузки = 1,4). Расчет ветровых нагрузок на стропильную системуС давлением снега разобрались, теперь перейдем к расчетам ветрового влияния. В независимости от угла ската, ветер сильно воздействует на крышу: крутоскатную кровлю старается сбросить, более плоскую кровлю - поднять с подветренной стороны. Для расчета нагрузки ветра во внимание принимают его горизонтальное направление, при этом он дует двунаправленно: на фасад и на крышной скат. В первом случае поток разбивается на несколько - часть уходит вниз к фундаменту, часть потока по касательной снизу вертикально давит на свес крыши, пытаясь ее поднять. Во втором случае, воздействуя на скаты крыши, ветер давит перпендикулярно скату, вдавливая его; также образуется завихрение по касательной с наветренной стороны, огибая конек и превращаясь в подъемную силу уже с подветренной стороны, в связи с разницей в давлении ветра с обеих сторон. Для подсчета усредненной ветровой нагрузки используют формулу Mv = Wo x Kv x Kc x коэффициент прочности , где Wo - нагрузка ветровая давления, определяемая по карте Kv - коэффициент поправки ветрового давления, зависящий от высоты здания и местности. Kc - аэродинамический коэффициент, зависит от геометрии конструкции крыши и направления ветра. Значения отрицательные для подветренной стороны, положительные для наветренной Таблица аэродинамических коэффициентов в зависимости от уклона кровли и отношения высоты здания к длине (для двускатной крыши)Для односкатной крыши необходимо взять коэффициент из таблицы для Ce1. Для упрощения расчета значение C проще взять максимальным, равным 0,8. Расчет собственного веса, кровельного пирогаДля расчета постоянной нагрузки нужно рассчитать вес кровли (кровельного пирога -смотрите на рисунке X ниже) на 1 м2, полученный вес нужно умножить на поправочный коэффициент 1,1 - такую нагрузку стропильная система должна выдерживать в течение всего срока эксплуатации. Вес кровли складывается из:
Все эти параметры легко получить уточнив эти данные у продавца, либо посмотреть на этикетке основные характеристики: м3, м2, плотность, толщина, - произвести простые арифметические операции. Пример: для утеплителя плотностью в 35 кг/м3, упакованного рулоном толщиной 10 см или 0,1 м, длиной 10м и шириной 1.2м, вес 1 м2 будет равен (0.1 х 1.2 х 10) х 35 / (0.1 х 1.2) = 3.5 кг/м2. Вес остальных материалов можно рассчитать по тому же принципу, только не забывайте сантиметры в метры переводить. Чаще всего нагрузка кровли на 1 м2 не превышает 50 кг, поэтому при расчетах закладывают именно эту величину помноженную на 1.1, т.е. используют 55 кг/м2, которая сама по себе взята запасом. Еще данные можно взять из таблицы ниже:
Собираем нагрузкиПо упрощенному варианту теперь необходимо сложить все найденные выше нагрузки простым суммированием, мы получим итоговую нагрузку в килограммах на 1 м2 крыши. Расчёт стропильной системыПосле сбора основных нагрузок можно уже определить основные параметры стропил. приходится на каждую стропильную ногу в отдельности, переводим кг/м2 в кг/м.Считаем по формуле: N = шаг стропил x Q , где N - равномерная нагрузка на стропильную ногу, кг/м Из формулы ясно, что изменением расстояния между стропилами можно регулировать равномерную нагрузку на каждую стропильную ногу. Обычно шаг стропил находится в диапазоне от 0,6 до 1,2 м. Для крыши с утеплением при выборе шага разумно ориентироваться на параметры листа утеплителя. Вообще при определении шага установки стропил лучше исходить из экономических соображений: высчитать все варианты расположения стропил и выбрать самый дешевый и оптимальный по количественному расходу материалов для стропильной конструкции.
В строительстве частных домов и коттеджей, при выборе сечения и толщины стропила, руководствуются таблицей приведенной ниже (сечение стропила указано в мм). В таблице усредненные значения для территории России, а также учтены размеры строительных материалов, представленных на рынке. В общем случае, этой таблицы достаточно для того, чтобы определить, какого сечения нужно приобретать лес. Однако, не следует забывать, что размеры стропильной ноги зависят от конструкции стропильной системы, качества используемого материала, постоянных и переменных нагрузок оказываемых на кровлю. На практике при постройке частного жилого дома чаще всего используют для стропил доски сечением 50х150 мм (толщина x ширина). Самостоятельный расчет сечения стропилКак уже упоминалось выше, стропила рассчитываются по максимальной нагрузке и на прогиб. В первом случае учитывают максимальный момент изгиба, во втором - сечение стропильной ноги проверяется на устойчивость прогибу на самом длинном участке пролета. Формулы достаточно сложные, поэтому мы выбрали для вас упрощенный вариант. Толщину сечения (или высоту) рассчитаем по формуле: a) Если угол крыши < 30°, стропила рассматриваются как изгибаемые H ≥ 8,6 x Lm x √(N / (B x Rизг)) b) Если уклон крыши > 30°, стропила изгибаемо-сжатые H ≥ 9,5 x Lm x √(N / (B x Rизг)) Обозначения: H, см
- высота стропила Для сосны и ели Rизг в зависимости от сорта древесины равен: Важно проверить, не превышает ли прогиб разрешенной величины. Величина прогиба стропил должна быть меньше L/200 - длина проверяемого наибольшего пролета между опорами в сантиметрах деленная на 200. Это условие верно при соблюдении следующего неравенства: 3,125 x N x (Lm )³ / (B x H ³) ≤ 1 N (кг/м) - распределённая нагрузка на погонный метр стропильной ноги Если значение выходит больше единицы, необходимо увеличить параметры стропила B или H . Используемые источники:
|
Читайте: |
---|
Новое
- «31 спорный вопрос» русской истории: житие императора Николая II
- Лечебные свойства корня лопуха и его широкое применение в домашних условиях
- Природные ресурсы западной сибири
- Совместимость петуха и змеи в любовных отношениях и браке Он петух она змея совместимость
- Чемерица черная: прекрасная и опасная Противопоказания и побочные действия
- Чем интересна Свято-Михайло-Афонская Закубанская пустынь?
- Порционная сельдь под шубой на праздничный стол
- К чему снится шить во сне
- Примета — разбить зеркало случайно: что делать, если оно треснуло
- Самостоятельные заговоры на удачу и деньги