Конструктивные особенности и расчет ломаной крыши
При определенной сложности возведения ломаной крыши, она является наиболее распространенной среди частных застройщиков. Конструкция ломаной крыши позволяет обустроить чердачное помещение, пригодное для проживания в любое время года.
Особенности устройства ломаной крыши
Ломаная крыша представляет собой обычную двухскатную крышу, каждый скат которой имеет определенный излом. За счет этого излома, количество скатов увеличивается и крышу можно называть четырехскатной. Такая конструкция позволяет выгодно обыграть и увеличить площадь чердачного пространства, которое можно оборудовать под мансарду.
Устройство ломаной крыши характеризуется обязательным наличием верхних и нижних стропил. Нижние стропила, обычно, располагают под более крутым углом, чем верхние стропила. Такое расположение стропил, позволяет добиться минимально необходимой высоты потолков в мансардном помещении. Нижние стропила, чаще всего, устанавливают под углом больше или равным 60°. Верхние стропила устанавливают, примерно, под углом 30°.
Кроме того, если нижние стропила имеют угол больше 60°, то в расчетах стропильной системы, значением снеговой нагрузки пренебрегают ввиду ее отсутствия!
При строительстве ломаной крыши, наиболее рациональная ширина составляет 5-6 метров. Такое значение, позволяет обустроить мансарду без использования сложных, дополнительных конструкций. Несмотря на кажущуюся громоздкость и сложность конструкции, такую крышу, вполне возможно, соорудить собственноручно. Достаточно обладать определенными навыками и знаниями.
В конструкции ломаной крыши, кроме самих стропил, предусматривают наличие стоек, затяжек, подкосов, подвесок и т.п. Размер сечения этих элементов становится известным при расчете стропильной системы ломаной крыши.
Основы расчета площади и стропильной системы ломаной крыши
Расчет конструкции ломаной крыши можно условно разбить на следующие этапы:
- расчет площади кровельного покрытия;
- расчет несущей способности элементов стропильной системы.
Перед тем как рассчитать площадь ломаной крыши, необходимо измерить ширину и длину каждого ската крыши. Путем простого умножения длины на ширину, мы получим искомую площадь ската крыши. Суммируя площади всех скатов, находят общую площадь всей крыши. Зная типовые размеры кровельного покрытия, величину его свеса и нахлеста, можно с легкостью посчитать необходимое количество материала. А вот для расчета несущей способности стропил, придется воспользоваться приведенной методикой ниже.
Перед тем как рассчитать ломаную крышу, необходимо скачать файл Расчет стропильной системы [648.09 Kb] (cкачиваний: 3506) . Карты ветровых и снеговых нагрузок, которые понадобятся при расчете, также находятся в этом файле.
В качестве примера, возьмем коробку дома с размерами 10×10 м. Высота коробки 3 м. Высота крыши от балок перекрытия до конька составляет 4,93 м. Воспользуемся приблизительной схемой с пропорциями.
При использовании таких пропорций, углы нижних и верхних скатов, составляют около 60° и 30° соответственно. Если угол наклона нижнего ската примерно равен или больше 60°, то снеговая нагрузка отсутствует и не учитывается при расчете сечения нижних стропил. Здесь высота размещения излома принята равной 3.1 м. Такая величина высоты позволяет, в конечном итоге, получить высоту чистового мансардного потолка в районе 2.5 м, с учетом его возможной отделки гипсокартонном. Вынос балок перекрытия составляет в среднем 400-500 мм и зависит от пожелания застройщика. В нашем примере возьмем величину выноса равным 500 мм.
Процедуру расчета для удобства понимания разделим на следующие этапы:
Необходимо определить ветровую нагрузку, воздействующую на крышу. Воспользуемся картой ветровых нагрузок, которую можно скачать из файла выше.
По карте необходимо выбрать номер региона, в котором будет строиться дом, и определить значение ветрового давления по легенде, расположенной внизу слева.
Выбранное значение ветрового давления, необходимо умножить на поправочный коэффициент k, который зависит от высоты здания и от типа местности.
Здесь необходимо учитывать, что дом может располагаться на городской территории, но построен возле моря или озера. В таком случае принимают значение из столбика «А».
Допустим, что мы строим дом в Тюмени. Она расположена в первом ветровом регионе. Высота дома составляет 7,93 метра и, предположим, что он будет строиться в населенном пункте. Выбираем поправочный коэффициент k равный 0,65. Для нашего примера ветровая нагрузка составит: 24×0,65=15,6 кг/м 2 .
Находим снеговую нагрузку, действующую на крышу. Теперь воспользуемся картой снеговых нагрузок.
Определяем регион, в котором будет строиться дом и из таблицы ниже, выписываем снеговую нагрузку, которая соответствует этому региону.
Если город расположен на границе регионов, то необходимо выбирать большее значение. Полученное значение снеговой нагрузки, корректируют с помощью поправочного коэффициента, который зависит от угла наклона скатов крыши. Мы этого делать не будем, так как программа все сделает самостоятельно.
В нашем примере дом строится в Тюмени – это третий снеговой регион, поэтому принимаем нагрузку 180 кг/м 2 .
Далее необходимо открыть, скачанный файл «Расчет стропильной системы». Расчетная программа представляет собой таблицу, выполненную в Excel. После ее запуска мы попадаем на вкладку «Нагрузки». Здесь нам необходимо внести некоторые изменения в ячейки, залитые небесным цветом. Расчет происходит автоматически.
Начинаем вводить наши данные в таблицу. Проделывать мы это будем два раза, так как нижний и верхний скат крыши имеют различные углы наклонов и различные снеговые нагрузки.
- В таблице «Исходные данные» вводим угол наклона (в нашем примере это будут углы 30° и 60°);
- Изменяем шаг стропил. Для нашего примера, шаг стропил примем равным 0,6 метра;
- В строку «Нагр. кровли» записывают собственный вес кровельного покрытия. Его значения выбирают из таблицы:
Для нашего примера возьмем металлочерепицу. Вес составляет 5 кг/м 2 .
- В строку «Снег (район)» необходимо вписать сумму ветровых и снеговых нагрузок. Для расчета обрешетки нижнего ската крыши, снеговую нагрузку учитывать не будем, так как угол наклона составляет 60°. Значит, запишем только ветровую нагрузку равную 15,6 кг/м 2 . А для расчета верхнего ската, угол которого составляет 30°, учитываем снеговую нагрузку. То есть 15,6+180=195,6 кг/м 2 ;
- Строку «Утепление (манс.)» оставляем без изменений, так как у нас теплоизоляционный материал будет проложен между стропил. В случае обустройства холодного чердака – принимаем данное значение равное нулю;
- В таблицу «Обрешетка» записываем размеры и шаг обрешетки. В нашем случае обрешетка выполняется под металлочерепицу с шагом равным 0,35 м. Ширину возьмем 10 см, а высоту 2,5 см.
Нагрузки от веса обрешетки и стропил программа считает автоматически.
Вот что у нас получилось для нижнего ската крыши:
Теперь вводим данные для верхнего ската крыши и видим следующий результат:
В двух вариантах нам отобразилась надпись «Несущая способность обрешетки обеспечена!». Это значит, что размеры и шаг обрешетки выбраны правильно. Больше в этой таблице мы ничего не трогаем и не изменяем. Если, к примеру, увеличить шаг стропил, то несущая способность обрешетки может уже не обеспечиваться. В таком случае, подбирают бо´льшие размеры обрешетки или уменьшают ее шаг.
Переходим на вкладку «Строп.1», в которой рассчитывают сечение стропил с двумя точками опоры.
- Здесь нам необходимо, на схеме стропила, изменить длину горизонтальной проекции балки нижнего ската (ячейка залита небесным цветом). В нашем случае длина составит 1.83 м;
- В таблице «Расчет стропил» значение в ячейке «В заданное» необходимо заменить на выбранное нами. Принимаем его равным 5 см. Эта величина всегда должна быть больше указанной «Втр (устойч.)»;
- Далее в строку «Н (по сорт-ту)» необходимо добавить в сантиметрах ширину стропила. Эта величина всегда должна быть больше значений величин в строках «Нтр (прочн.)» и «Нтр (прогиб)». Если это условие соблюдается, то увидим три надписи «Условие выполнено!». В строке «Н (по сорт-ту)» находится значение, которое предлагает нам программа. Выбираем это значение или ближайшее наибольшее, которое доступно на рынке строительных материалов.
Вот что у нас получилось:
Для того чтобы соблюдались условия прочности, балки нижнего ската должны иметь сечение 5×10 см. Выписываем значение вертикальной силы (понадобится для дальнейших расчетов). Оно расположено возле вертикальной красной стрелки. Обозначим ее Q1 и запишем ее значение Q1=174.52 кг.
Переходим во вкладку «Арка», на которой будем подбирать сечение для верхних балок. Здесь необходимо указать высоту h0, которая в нашем примере составляет 11÷6=1.83 м. Угол наклона для верхних стропил изменился и мы вводим теперь 30°. Длина L является длиной горизонтальной проекции верхних балок. Ее величина составляет 7.34 м. Теперь, по аналогии со стропилами нижнего ската, указываем ширину балок 5 см, а высоту берем равной или больше по сравнению со строкой «Н (по сорт-ту)». Для нашего случая подойдут балки сечением 5×20 см.
Также необходимо выписать значение вертикальной реакции. Она обозначена красной стрелкой вверх. Для нашего случая Q=699.98 кг.
На вкладке «Стойка» необходимо изменить данные для значений вертикальной нагрузки, изгибающего момента и высоты стойки.
- Чтобы узнать, какая сосредоточенная вертикальная нагрузка передается на балки через стойки, просуммируем ранее выписанные силы Q и Q1. N=Q+Q1=699.98+174.52=874.5 кг. В ячейку «N» необходимо записать данное значение в тоннах, то есть 0.8745 т., при этом округление произойдет автоматически;
- Высоту стойки вводим в ячейку «L». Для нашего примера – это 317 см;
- Вводим размеры нашего сечения 5×10 см и видим, что условие не выполняется. Значит, сечение необходимо увеличить, и выбираем 5×15 см. Теперь видим надписи «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. обеспечено!». Все подобрано правильно.
На вкладке «Балка» подберем сечение для балок перекрытия от распределенных и сосредоточенных нагрузок. В нашем случае балка перекрывает два пролета одинаковой ширины по 5 м. Для расчета сечений затяжек (ригелей) также воспользуемся этой вкладкой.
- В таблице «Распределенная нагрузка» меняем значение шага стропил и пролета балок соответственно на 0.6 м и 5 м;
- Изменяем значения «Нагр. (норм.)»=350 кг/м 2 и «Нагр. (расч.)»=450 кг/м 2 . Величина этих нагрузок усредненная, и взята по СНиПу с хорошим запасом прочности. В них учитывается собственный вес перекрытий и эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);
- Для расчета сечений затяжек (ригелей) принимаем значения для этих нагрузок «Нагр. (норм.)» и «Нагр. (расч.)» равным 150 кг/м 2 , ввиду отсутствия на них эксплуатационных нагрузок;
- В строчку «В (заданная)» записываем нашу ширину сечения балок — 10 см;
- В строках «Н (прочность)» и «Н (прогиб)» выбираем большее значение сечения;
- Далее вводим данные в таблицы «Сосредоточенная нагрузка» и «Распредел. +сосредоточ.». В обе таблицы необходимо внести значения нашего пролета — 5 м;
- В таблицу «Сосредоточенная нагрузка» для «Нагр. (норм.)» и «Нагр. (расч.)» записываем значение нагрузки на стойку N=874.5 кг/м 2 ;
- В обе таблицы в строку «В (заданная)» запишем нашу ширину сечения балки — 10 см;
- Из таблицы «Распредел. +сосредоточ.» выбираем высоту сечения балки, ориентируясь на большее значение. Для нашей крыши балки перекрытия будут иметь размер 10×30 см;
- Чтобы рассчитать сечение балок для затяжек, в таблице «Распределенная нагрузка», изменим значение в ячейке «В (заданная)» на 5 см. Выбираем подходящую высоту для балки. Из рисунка видно, что размеры сечения затяжных балок будут составлять 5×20 см.
На этом расчет стропильной системы ломаной крыши закончен.
Как видно, возведение и расчет ломаной крыши – достаточно хлопотный процесс, который с лихвой компенсируется преимуществом расширения жилого пространства.
Расчет ломаной крыши
Популярность ломаных крыш объясняется достаточно просто. Они отличаются экономичностью и широкими возможностями для обустройства мансарды. Такие помещения можно утеплять или оставлять в качестве летних комнат отдыха. Конструкции кровли, имеющие переменные углы наклона скатов, требуют внимательного подхода при строительстве. Чтобы соорудить такую конструкцию, понадобится разобраться с габаритами ее составляющих. Для расчета размеров ломаной крыши следует учесть все нагрузки, которые будут воздействовать на стропильную систему.
Особенности стропильной конструкции
Одними из самых распространенных и простых ломаных кровель являются пятиугольные конструкции. Они состоят из двух ярусов. Нижний более массивен, а верхний венчает его, сводя более пологие скаты к коньку. Снизу оборудуют мансардное помещение. Перед началом работ следует правильно рассчитать размеры ярусов в соответствии с габаритами дома. Нередко скаты имеют одинаковый угол наклона.
При сооружении каркаса ломаной крыши применяются те же правила, что и при обустройстве любых скатных кровель. Нижняя часть стропильной системы выполняется наслонного типа. Верхние стропильные ноги устраиваются висячими. Нижние части наслонных стропильных ног упираются в балки перекрытия или на мауэрлат. Их верхняя часть укладывается на раму мансардного помещения.
Традиционно наклон скатов нижней части кровли существенно круче, чем угол скатов верхней. Благодаря этому возможно создание излома. Нередко скаты обладают равным углом уклона. Внешне такая крыша смотрится, как двускатная. Однако устройство такой кровли осуществляется тем способом, который применяется при возведении ломаных крыш.
Виды нагрузок
Для обустройства простой ломаной крыши не потребуется знания специальных формул. Стоит только определиться с сечением брусьев и досок, которые будут использоваться для разных частей крыши. Для этого стоит разобраться, какие нагрузки следует учесть при расчете стропил.
На крышу действует множество сил. Некоторые из них являются постоянными, другие – возникают периодически. Если сложить все нагрузки вместе, они не должны приводить к деформации стропильной системы. По этой причине следует определиться с такими понятиями:
- Предельная прочность – так называют показатель, который не должен превышаться. В противном случае стропильной системе потребуется ремонт. Также это может сказаться на снижении устойчивости конструкции.
- Предельная деформация – является состоянием, нарушение которого приводит к сильным прогибам стропильных ног, а также нарушениям сочленений элементов.
В соответствии с каждым из этих состояний проводятся определенные вычисления. Среди основных нагрузок, которые оказываются на стропильную систему, выступают снеговые и ветровые. Однако стоит учесть и воздействие устанавливаемой в мансарде мебели, нагрузок, оказываемых хозяином дома при эксплуатации чердачного помещения. При вычислениях стоит учесть максимально возможные показатели нагрузок.
Определение веса снега
Чтобы выяснить, какой будет снеговая нагрузка на ломаную крышу, стоит найти свой регион на специальной карте. Каждой территории присваивается определенная цифра – показатель, определяющий количество снега, которое будет приходиться на кв. метр крыши.
На стропила, расположенные внизу и вверху, будут оказываться различные нагрузки. Обычно снег скапливается на пологой верхушке. При угле скатов 60 градусов снег задерживаться не будет. Для таких наклонов существует определенный показатель, который приравнивается к нулю. Единица ставится только в том случае, когда угол наклона кровли не превышает 30 градусов. По специальным таблицам можно найти значение веса снега на 1 кв. м. площади кровли.
Ветровые нагрузки
Сильный ветер может оказать существенное воздействие как на нижнюю, так и на верхнюю часть стропильной системы. Пологие стропила могут быть сорваны при сильном порыве ветра. Нижняя часть запросто может быть опрокинута.
Благодаря определению ветровой нагрузки можно соорудить действительно прочную стропильную систему, которая сможет выдержать даже самые сильные порывы. Определяется этот показатель по специальной карте, на которую нанесены районы, имеющие определенные показатели ветровой нагрузки.
Если дом планируется построить в местности с высоким показателем ветровых нагрузок, следует устанавливать стропильные ноги с большей частотой. Также необходимо увеличить количество подкосов, стоек и реек, которые будут препятствовать смещению каркаса. Также необходимо рассчитать вес этих элементов.
Масса кровли
Этот показатель представляет собой сумму масс различных элементов крыши. К ним относятся стропильные ноги, обрешетка, материал утеплителя, кровельное покрытие. Масса этих элементов влияет на прочность конструкции. В соответствии с массой кровли выбираются материалы для стропильной системы.
В специальных таблицах указывается усредненное значение веса различных покрытий. Если для обшивки кровли используются рельефные материалы, расчетную массу снега следует увеличить на 10%. Следует помнить, что в углублениях крыши твердые осадки могут лежать довольно долго.
Немаловажным показателем является вес обрешетки. Если строение будет покрыто мягкой кровлей, обрешетка выполняется из листовых материалов, к примеру, ОСП. Для профилированной жести на стропильные ноги укладывают бруски с определенным шагом. Масса обрешетки увеличивается, если установить диагональные ветровые связи.
Чтобы делать предварительные расчеты, пользуются усредненными показателями:
- деревянная обрешетка имеет массу от 10 до 12 кг/кв. м;
- наслонные стропильные ноги с прогоном весят до 10 кг/кв. м;
- висячие ноги стропильных ферм обладают массой до 15 кг/кв. м.
При расчете массы кровли особое внимание уделяется весу кровельного материала.
Ломаная стропильная система своими руками
Перед началом работ по возведению ломаной кровли необходимо тщательно продумать проект и рассчитать характеристики всех элементов системы. Для простоты понимания следует рассмотреть пример двухъярусной стропильной системы, которая установлена на кирпичную коробку.
Сначала устанавливаются стропила на мауэрлат. Обычно для него подбирают брус сечением 150х200 мм. Его укладывают заподлицо с внутренним периметром коробки. По наружному краю стен возводится кирпичная кладка, которая будет скрывать мауэрлат. Также на кирпичи будет распределяться часть распорной нагрузки. Мауэрлат следует сделать выше кирпичной кладки на 3 см. Также необходимо провести расчет площади крыши.
Монтаж балок перекрытия
Сначала устанавливают крайние балки перекрытия. Затем по бечевке равняют остальные балки. Их необходимо устанавливать с такой частотой, с которой будут монтироваться стропильные ноги. Если крыша будет утепляться плитными материалами, шаг между стропилами должен быть равен ширине утеплителя.
Перекрытия выполняют из бруса 100х200 мм. Во время укладки балок следует тщательно их выровнять. Выполняется это посредством подтесывания мауэрлата или подкладывания щепок под балки. К краям балки прикрепляется брус, который послужит основой для карнизных свесов.
Стенки мансардного помещения
Как только перекрытие будет уложено, можно заниматься возведением нижнего яруса стропильной системы ломаной крыши. Сначала следует отметить расположение опор для коробки. Работа выполняется согласно следующему алгоритму:
- Проводится монтаж угловых опор. Они должны возвышаться на высоту, превышающую высоту потолка на 10 см. Выполняются столбы из брусьев сечением 100х150 мм. Чтобы временно зафиксировать вертикальное положение элементов, необходимо воспользоваться раскосами.
- Соединение опор бечевкой. По ней устанавливаются промежуточные опоры. Их монтируют на одинаковом расстоянии друг от друга. В процессе работ используется брус 50х150 мм.
- На верх 2 рядов необходимо уложить прогоны.
- Сверху на них укладывают доски ребром. Они будут формировать потолок мансардного помещения.
- Сверху потолка монтируют доски 50х150 мм.
В результате получается не только каркас коробки для мансардного помещения, но и опоры для монтажа стропильной системы.
Стропила нижнего яруса
Для изготовления стропилин нижнего яруса применяется наслонный метод. Работы выполняются таким образом:
- Если геометрия стропилин не деформирована, следует выполнить единый шаблон для всех стропильных ног нижнего яруса. Для этого к торцу конструкции следует приложить доску, отметив не ней места верхнего и нижнего запилов.
- Затем следует установить боковые стропила, а между ними протянуть бечевку. Каждую промежуточную стропильную ногу следует сравнить с боковыми, отметив на них места запилов.
- После этого проводится установка стропил при помощи металлических уголков.
Случается, что длины досок не хватает, чтобы установить стропильные ноги нижнего яруса. В этом случае прибегают к соединению более коротких элементов. Однако лучше избегать подобного решения.
Стропила верхних скатов
Перед началом работ отмечается положение центральной оси. К крайней потолочной доске вертикально крепят отрезок рейки, которая будет служить ориентиром. Затем выполняют такие работы:
- По установленной доске отмечают длину стропильных ног. Необходимо отметить линии запилов.
- После этого нужно выполнить боковые стропильные ноги верхних скатов. По ним будет проводиться монтаж остальных элементов конструкции. Для устойчивости первые стропила следует укрепить подкосами.
- Проводится монтаж остальных стропильных ферм. Их следует подпереть подкосами для придания устойчивости.
После проведения таких работ выполняются фронтоны и обрешетка. В процессе их сооружения также необходимо соблюдать определенные правила. Фронтоны зашивают горизонтально расположенными досками. После этого выполняется обрешетка верхнего и нижнего яруса стропильной системы.
Выводы
Соорудить ломаную крышу дома достаточно просто, если выполнять определенные правила. Расчет материалов необходимо проводить в соответствии с данными ветровой и снеговой нагрузки в регионе. Это позволит выполнить прочную и надежную конструкцию, которая будет защищать мансарду от любых воздействий.
Расчет стропильной системы для ломаной крыши
Ломаная кровля — одна из популярных кровель, изготавливаемых в наших краях. Она смотрится эффектно и привлекательно. Ее сооружение требует специальных навыков не только в сооружении, но и в проведении определенных расчетов. Сооружая ломаную крышу, а точнее стропильную систему, необходимо точно провести расчет с размерами конструкции. Выполнение этой задачи лучше доверить специалисту.
В дальнейшем, уделив немного времени изучению сооружения данной конструкции, можно самостоятельно заняться обустройством такой крыши. Так вы сможете сэкономить значительную сумму средств.
Особенности ломаной кровли
Такой вид крыши идеально подходит для сооружений, в которых предусмотрено наличие жилой мансарды. Ведь подкровельное пространство такой конструкции характеризуется высокими потолками. К сожалению, этого нельзя добиться при сооружении односкатной крыши.
Сооружение ломаной кровли несколько сложнее других типов. Но выполнение этой задачи реально.
Особенно эффектно этот тип кровли смотрится на сооружениях квадратной формы. Если вы планируете сооружать прямоугольный дом с минимальной шириной и максимальной длинной, то от мансарды практически никакой пользы не будет.
Расчет крыши
Ломаная крыша, а точнее ее стропильная система, нуждается в правильном расчете с размерами. Ее, как и конструкцию односкатной крыши, рассчитывают в 2 этапа. На первом этапе необходимо определить необходимое количество материала. После определяют показатели несущей способности стропил.
Расчет стропил крыши на первом этапе проводят на основании замеров кровельной системы (ширина, длина). Второй этап более сложен. При его вычислении учитывают вес кровельного пирога, вес обрешетки и контробрешетки, расстояние между коньком и свесом карниза, угол наклона крыши, шаг между стропилами и обрешеткой и другие нагрузки.
Учитывая эти показатели, вы можете рассчитать систему стропил с использованием компьютерных программ или формул. Кстати, для сооружения односкатной крыши их также применяют.
Результаты расчетов будут указывать на то, подходит ли выбранное сечение стропил для сооружения данной кровли. Если нет, то данные, характеризующие стропильные ноги и обрешетку, нужно заменить. Вы также можете заменить и кровельный материал.
Но эту часть сооружения кровли лучше доверить специалистам. Ведь если на данном этапе совершить ошибку, то дальнейшая эксплуатация кровли будет ненадежной и кратковременной.
Зачастую специалисты создают трехмерную модель будущего здания, при помощи специальных программ. Так вы сможете наглядно увидеть будущее сооружение.
Материалы, необходимые для сооружения качественной кровли
Дерево
После проведения расчетов будущей кровли, вы будете знать все необходимые данные, которые позволяют быстро и качественно соорудить надежную конструкцию.
Какие же материалы необходимо приобрести для качественной кровли? Как в сооружении односкатной крыши, нужно приобрести брус для изготовления мауэрлата. Из древесины нужно также выбрать качественный материал для сооружения системы стропил и обрешетки. Часто используют хвойную породу дерева. Материал должен быть высушен (влажность в пределах 20-22 %), лишен сучков, синюшных пятен и повреждений насекомыми.
Товар закуплен, теперь его нужно подготовить к монтажу. Прежде всего, дерево необходимо обработать антисептическими материалами, которые предотвратят гниение, размножение насекомых, грибка. Специалисты рекомендуют время от времени проводить такую обработку в течение всего срока использования конструкции.
Дерево также необходимо обработать антипиренами. Это средство предотвращает возгорание материала.
Наносить эти средства на материал нужно на улице, надев респиратор и защитные перчатки. Используют кисти или распылитель. Наносить нужно средство в два слоя.
Крепежные элементы
Для сооружения ломаной крыши следует также приобрести качественные крепежные элементы – болты, пластинки, саморезы. Выбор этих материалов также имеет свои нюансы. Они должны быть изготовлены из нержавеющего материала. Крепежные элементы, используемые для фиксации финишного покрытия, должны иметь дополнительные прокладки, которые герметизируют отверстие.
Монтаж конструкции
Предварительно изготовленный расчет стропильной системы позволит быстро и надежно соорудить всю конструкцию поэтапно.
Как и при сооружении односкатной крыши, сперва необходимо закрепить на верхнем обвязочном брусе мауэрлат. После устанавливают стропильные ноги в соответствии с изготовленным проектом. Для этого предварительно вырезают шаблоны, которые позволяют беспрепятственно соединить мауэрлат и деревянные стропила. Существует несколько способов этого соединения. В проектной документации выбранный вариант должен быть прописан.
После выставляют вертикальные стойки. Их надежно закрепляют на балках перекрытия. Именно они выступают в роли каркаса стен будущей мансарды.
Прогонами необходимо связать вверху стойки. Они необходимы для затяжки верхних стропильных элементов и потолочных балок мансардной крыши.
Жесткость последним придаст дополнительная фиксация на балках. Висячие стропильные ноги соединяют с затяжками, которые являются балками мансардной крыши.
Крайние стропила, размещенные с торцов дома, должны дополнительно быть укомплектованы каркасами, для размещения дверных проемов, фронтов, окон.
Установка кровельного пирога
Одним из последних этапов является установка изоляционного материала. Сначала укладывают пароизоляционный материал, укладывая ее на стропильные ноги, закрепляя степлером без больших провисаний и с нахлестами.
Сооружают обрешетку, при этом ее шаг должен соответствовать выбранному кровельному материалу. Чаще всего для этого используют древесину.
После укладывают теплоизоляционный слой враспор. Чаще всего использую минеральную вату. Необходимо дополнительно зафиксировать утеплитель обрешеткой со стороны мансарды. К ней фиксируют будущее кровельное покрытие.
После укладывают гидроизоляционный слой по принципу монтажа пароизоляционной мембраны. Финишное покрытие следует укладывать на последнем этапе. Из-за того, что конструкция имеет ломаный профиль, ее монтаж необходимо проводить снизу. В местах стыков скатов, необходимо укладывать материал так, чтобы он создавал над предыдущим слоем козырек. В этом месте необходимо использовать герметик, для предотвращения проникновения влаги внутрь.
После устанавливают ограждения, водосточные желоба и т. д.
Изготовленная самостоятельно ломаная кровля имеет привлекательный вид. Кроме того, этот тип конструкции предполагает наличие дополнительного жилого помещения. Следуя рекомендациям специалистов, можно самостоятельно изготовить качественную кровлю, которая не уступает постройке, сооруженной профессионалами.
Расчет ломаной крыши
Конструктивные особенности и расчет ломаной крыши
При определенной сложности возведения ломаной крыши, она является наиболее распространенной среди частных застройщиков. Конструкция ломаной крыши позволяет обустроить чердачное помещение, пригодное для проживания в любое время года.
Особенности устройства ломаной крыши
Ломаная крыша представляет собой обычную двухскатную крышу, каждый скат которой имеет определенный излом. За счет этого излома, количество скатов увеличивается и крышу можно называть четырехскатной. Такая конструкция позволяет выгодно обыграть и увеличить площадь чердачного пространства, которое можно оборудовать под мансарду.
Устройство ломаной крыши характеризуется обязательным наличием верхних и нижних стропил. Нижние стропила, обычно, располагают под более крутым углом, чем верхние стропила. Такое расположение стропил, позволяет добиться минимально необходимой высоты потолков в мансардном помещении. Нижние стропила, чаще всего, устанавливают под углом больше или равным 60°. Верхние стропила устанавливают, примерно, под углом 30°.
Кроме того, если нижние стропила имеют угол больше 60°, то в расчетах стропильной системы, значением снеговой нагрузки пренебрегают ввиду ее отсутствия!
При строительстве ломаной крыши, наиболее рациональная ширина составляет 5-6 метров. Такое значение, позволяет обустроить мансарду без использования сложных, дополнительных конструкций. Несмотря на кажущуюся громоздкость и сложность конструкции, такую крышу, вполне возможно, соорудить собственноручно. Достаточно обладать определенными навыками и знаниями.
В конструкции ломаной крыши, кроме самих стропил, предусматривают наличие стоек, затяжек, подкосов, подвесок и т.п. Размер сечения этих элементов становится известным при расчете стропильной системы ломаной крыши.
Основы расчета площади и стропильной системы ломаной крыши
Расчет конструкции ломаной крыши можно условно разбить на следующие этапы:
- расчет площади кровельного покрытия;
- расчет несущей способности элементов стропильной системы.
Перед тем как рассчитать площадь ломаной крыши, необходимо измерить ширину и длину каждого ската крыши. Путем простого умножения длины на ширину, мы получим искомую площадь ската крыши. Суммируя площади всех скатов, находят общую площадь всей крыши. Зная типовые размеры кровельного покрытия, величину его свеса и нахлеста, можно с легкостью посчитать необходимое количество материала. А вот для расчета несущей способности стропил, придется воспользоваться приведенной методикой ниже.
В качестве примера, возьмем коробку дома с размерами 10×10 м. Высота коробки 3 м. Высота крыши от балок перекрытия до конька составляет 4,93 м. Воспользуемся приблизительной схемой с пропорциями.
При использовании таких пропорций, углы нижних и верхних скатов, составляют около 60° и 30° соответственно. Если угол наклона нижнего ската примерно равен или больше 60°, то снеговая нагрузка отсутствует и не учитывается при расчете сечения нижних стропил. Здесь высота размещения излома принята равной 3.1 м. Такая величина высоты позволяет, в конечном итоге, получить высоту чистового мансардного потолка в районе 2.5 м, с учетом его возможной отделки гипсокартонном. Вынос балок перекрытия составляет в среднем 400-500 мм и зависит от пожелания застройщика. В нашем примере возьмем величину выноса равным 500 мм.
Процедуру расчета для удобства понимания разделим на следующие этапы:
Необходимо определить ветровую нагрузку, воздействующую на крышу. Воспользуемся картой ветровых нагрузок, которую можно скачать из файла выше.
По карте необходимо выбрать номер региона, в котором будет строиться дом, и определить значение ветрового давления по легенде, расположенной внизу слева.
Выбранное значение ветрового давления, необходимо умножить на поправочный коэффициент k, который зависит от высоты здания и от типа местности.
Здесь необходимо учитывать, что дом может располагаться на городской территории, но построен возле моря или озера. В таком случае принимают значение из столбика «А».
Допустим, что мы строим дом в Тюмени. Она расположена в первом ветровом регионе. Высота дома составляет 7,93 метра и, предположим, что он будет строиться в населенном пункте. Выбираем поправочный коэффициент k равный 0,65. Для нашего примера ветровая нагрузка составит: 24×0,65=15,6 кг/м 2 .
Находим снеговую нагрузку, действующую на крышу. Теперь воспользуемся картой снеговых нагрузок.
Определяем регион, в котором будет строиться дом и из таблицы ниже, выписываем снеговую нагрузку, которая соответствует этому региону.
Если город расположен на границе регионов, то необходимо выбирать большее значение. Полученное значение снеговой нагрузки, корректируют с помощью поправочного коэффициента, который зависит от угла наклона скатов крыши. Мы этого делать не будем, так как программа все сделает самостоятельно.
В нашем примере дом строится в Тюмени – это третий снеговой регион, поэтому принимаем нагрузку 180 кг/м 2 .
Далее необходимо открыть, скачанный файл «Расчет стропильной системы». Расчетная программа представляет собой таблицу, выполненную в Excel. После ее запуска мы попадаем на вкладку «Нагрузки». Здесь нам необходимо внести некоторые изменения в ячейки, залитые небесным цветом. Расчет происходит автоматически.
Начинаем вводить наши данные в таблицу. Проделывать мы это будем два раза, так как нижний и верхний скат крыши имеют различные углы наклонов и различные снеговые нагрузки.
- В таблице «Исходные данные» вводим угол наклона (в нашем примере это будут углы 30° и 60°);
- Изменяем шаг стропил. Для нашего примера, шаг стропил примем равным 0,6 метра;
- В строку «Нагр. кровли» записывают собственный вес кровельного покрытия. Его значения выбирают из таблицы:
Для нашего примера возьмем металлочерепицу. Вес составляет 5 кг/м 2 .
- В строку «Снег (район)» необходимо вписать сумму ветровых и снеговых нагрузок. Для расчета обрешетки нижнего ската крыши, снеговую нагрузку учитывать не будем, так как угол наклона составляет 60°. Значит, запишем только ветровую нагрузку равную 15,6 кг/м 2 . А для расчета верхнего ската, угол которого составляет 30°, учитываем снеговую нагрузку. То есть 15,6+180=195,6 кг/м 2 ;
- Строку «Утепление (манс.)» оставляем без изменений, так как у нас теплоизоляционный материал будет проложен между стропил. В случае обустройства холодного чердака – принимаем данное значение равное нулю;
- В таблицу «Обрешетка» записываем размеры и шаг обрешетки. В нашем случае обрешетка выполняется под металлочерепицу с шагом равным 0,35 м. Ширину возьмем 10 см, а высоту 2,5 см.
Нагрузки от веса обрешетки и стропил программа считает автоматически.
Вот что у нас получилось для нижнего ската крыши:
Теперь вводим данные для верхнего ската крыши и видим следующий результат:
В двух вариантах нам отобразилась надпись «Несущая способность обрешетки обеспечена!». Это значит, что размеры и шаг обрешетки выбраны правильно. Больше в этой таблице мы ничего не трогаем и не изменяем. Если, к примеру, увеличить шаг стропил, то несущая способность обрешетки может уже не обеспечиваться. В таком случае, подбирают бо´льшие размеры обрешетки или уменьшают ее шаг.
Переходим на вкладку «Строп.1», в которой рассчитывают сечение стропил с двумя точками опоры.
- Здесь нам необходимо, на схеме стропила, изменить длину горизонтальной проекции балки нижнего ската (ячейка залита небесным цветом). В нашем случае длина составит 1.83 м;
- В таблице «Расчет стропил» значение в ячейке «В заданное» необходимо заменить на выбранное нами. Принимаем его равным 5 см. Эта величина всегда должна быть больше указанной «Втр (устойч.)»;
- Далее в строку «Н (по сорт-ту)» необходимо добавить в сантиметрах ширину стропила. Эта величина всегда должна быть больше значений величин в строках «Нтр (прочн.)» и «Нтр (прогиб)». Если это условие соблюдается, то увидим три надписи «Условие выполнено!». В строке «Н (по сорт-ту)» находится значение, которое предлагает нам программа. Выбираем это значение или ближайшее наибольшее, которое доступно на рынке строительных материалов.
Вот что у нас получилось:
Для того чтобы соблюдались условия прочности, балки нижнего ската должны иметь сечение 5×10 см. Выписываем значение вертикальной силы (понадобится для дальнейших расчетов). Оно расположено возле вертикальной красной стрелки. Обозначим ее Q1 и запишем ее значение Q1=174.52 кг.
Переходим во вкладку «Арка», на которой будем подбирать сечение для верхних балок. Здесь необходимо указать высоту h0, которая в нашем примере составляет 11÷6=1.83 м. Угол наклона для верхних стропил изменился и мы вводим теперь 30°. Длина L является длиной горизонтальной проекции верхних балок. Ее величина составляет 7.34 м. Теперь, по аналогии со стропилами нижнего ската, указываем ширину балок 5 см, а высоту берем равной или больше по сравнению со строкой «Н (по сорт-ту)». Для нашего случая подойдут балки сечением 5×20 см.
Также необходимо выписать значение вертикальной реакции. Она обозначена красной стрелкой вверх. Для нашего случая Q=699.98 кг.
На вкладке «Стойка» необходимо изменить данные для значений вертикальной нагрузки, изгибающего момента и высоты стойки.
- Чтобы узнать, какая сосредоточенная вертикальная нагрузка передается на балки через стойки, просуммируем ранее выписанные силы Q и Q1. N=Q+Q1=699.98+174.52=874.5 кг. В ячейку «N» необходимо записать данное значение в тоннах, то есть 0.8745 т., при этом округление произойдет автоматически;
- Высоту стойки вводим в ячейку «L». Для нашего примера – это 317 см;
- Вводим размеры нашего сечения 5×10 см и видим, что условие не выполняется. Значит, сечение необходимо увеличить, и выбираем 5×15 см. Теперь видим надписи «Центральное обеспечено!» и «Внецентр. обеспечено!». Все подобрано правильно.
На вкладке «Балка» подберем сечение для балок перекрытия от распределенных и сосредоточенных нагрузок. В нашем случае балка перекрывает два пролета одинаковой ширины по 5 м. Для расчета сечений затяжек (ригелей) также воспользуемся этой вкладкой.
- В таблице «Распределенная нагрузка» меняем значение шага стропил и пролета балок соответственно на 0.6 м и 5 м;
- Изменяем значения «Нагр. (норм.)»=350 кг/м 2 и «Нагр. (расч.)»=450 кг/м 2 . Величина этих нагрузок усредненная, и взята по СНиПу с хорошим запасом прочности. В них учитывается собственный вес перекрытий и эксплуатационная нагрузка (мебель, люди и т.п.);
- Для расчета сечений затяжек (ригелей) принимаем значения для этих нагрузок «Нагр. (норм.)» и «Нагр. (расч.)» равным 150 кг/м 2 , ввиду отсутствия на них эксплуатационных нагрузок;
- В строчку «В (заданная)» записываем нашу ширину сечения балок – 10 см;
- В строках «Н (прочность)» и «Н (прогиб)» выбираем большее значение сечения;
- Далее вводим данные в таблицы «Сосредоточенная нагрузка» и «Распредел. +сосредоточ.». В обе таблицы необходимо внести значения нашего пролета – 5 м;
- В таблицу «Сосредоточенная нагрузка» для «Нагр. (норм.)» и «Нагр. (расч.)» записываем значение нагрузки на стойку N=874.5 кг/м 2 ;
- В обе таблицы в строку «В (заданная)» запишем нашу ширину сечения балки – 10 см;
- Из таблицы «Распредел. +сосредоточ.» выбираем высоту сечения балки, ориентируясь на большее значение. Для нашей крыши балки перекрытия будут иметь размер 10×30 см;
- Чтобы рассчитать сечение балок для затяжек, в таблице «Распределенная нагрузка», изменим значение в ячейке «В (заданная)» на 5 см. Выбираем подходящую высоту для балки. Из рисунка видно, что размеры сечения затяжных балок будут составлять 5×20 см.
На этом расчет стропильной системы ломаной крыши закончен.
Как видно, возведение и расчет ломаной крыши – достаточно хлопотный процесс, который с лихвой компенсируется преимуществом расширения жилого пространства.
[content-egg module=GdeSlon template=compare]
Расчет стропильной системы для ломаной крыши
Ломаная кровля — одна из популярных кровель, изготавливаемых в наших краях. Она смотрится эффектно и привлекательно. Ее сооружение требует специальных навыков не только в сооружении, но и в проведении определенных расчетов. Сооружая ломаную крышу, а точнее стропильную систему, необходимо точно провести расчет с размерами конструкции. Выполнение этой задачи лучше доверить специалисту.
В дальнейшем, уделив немного времени изучению сооружения данной конструкции, можно самостоятельно заняться обустройством такой крыши. Так вы сможете сэкономить значительную сумму средств.
Особенности ломаной кровли
Такой вид крыши идеально подходит для сооружений, в которых предусмотрено наличие жилой мансарды. Ведь подкровельное пространство такой конструкции характеризуется высокими потолками. К сожалению, этого нельзя добиться при сооружении односкатной крыши.
Сооружение ломаной кровли несколько сложнее других типов. Но выполнение этой задачи реально.
Особенно эффектно этот тип кровли смотрится на сооружениях квадратной формы. Если вы планируете сооружать прямоугольный дом с минимальной шириной и максимальной длинной, то от мансарды практически никакой пользы не будет.
Расчет крыши
Ломаная крыша, а точнее ее стропильная система, нуждается в правильном расчете с размерами. Ее, как и конструкцию односкатной крыши, рассчитывают в 2 этапа. На первом этапе необходимо определить необходимое количество материала. После определяют показатели несущей способности стропил.
Расчет стропил крыши на первом этапе проводят на основании замеров кровельной системы (ширина, длина). Второй этап более сложен. При его вычислении учитывают вес кровельного пирога, вес обрешетки и контробрешетки, расстояние между коньком и свесом карниза, угол наклона крыши, шаг между стропилами и обрешеткой и другие нагрузки.
Учитывая эти показатели, вы можете рассчитать систему стропил с использованием компьютерных программ или формул. Кстати, для сооружения односкатной крыши их также применяют.
Результаты расчетов будут указывать на то, подходит ли выбранное сечение стропил для сооружения данной кровли. Если нет, то данные, характеризующие стропильные ноги и обрешетку, нужно заменить. Вы также можете заменить и кровельный материал.
Но эту часть сооружения кровли лучше доверить специалистам. Ведь если на данном этапе совершить ошибку, то дальнейшая эксплуатация кровли будет ненадежной и кратковременной.
Зачастую специалисты создают трехмерную модель будущего здания, при помощи специальных программ. Так вы сможете наглядно увидеть будущее сооружение.
Материалы, необходимые для сооружения качественной кровли
Дерево
После проведения расчетов будущей кровли, вы будете знать все необходимые данные, которые позволяют быстро и качественно соорудить надежную конструкцию.
Какие же материалы необходимо приобрести для качественной кровли? Как в сооружении односкатной крыши, нужно приобрести брус для изготовления мауэрлата. Из древесины нужно также выбрать качественный материал для сооружения системы стропил и обрешетки. Часто используют хвойную породу дерева. Материал должен быть высушен (влажность в пределах 20-22 %), лишен сучков, синюшных пятен и повреждений насекомыми.
Товар закуплен, теперь его нужно подготовить к монтажу. Прежде всего, дерево необходимо обработать антисептическими материалами, которые предотвратят гниение, размножение насекомых, грибка. Специалисты рекомендуют время от времени проводить такую обработку в течение всего срока использования конструкции.
Дерево также необходимо обработать антипиренами. Это средство предотвращает возгорание материала.
Наносить эти средства на материал нужно на улице, надев респиратор и защитные перчатки. Используют кисти или распылитель. Наносить нужно средство в два слоя.
Крепежные элементы
Для сооружения ломаной крыши следует также приобрести качественные крепежные элементы – болты, пластинки, саморезы. Выбор этих материалов также имеет свои нюансы. Они должны быть изготовлены из нержавеющего материала. Крепежные элементы, используемые для фиксации финишного покрытия, должны иметь дополнительные прокладки, которые герметизируют отверстие.
Монтаж конструкции
Предварительно изготовленный расчет стропильной системы позволит быстро и надежно соорудить всю конструкцию поэтапно.
Как и при сооружении односкатной крыши, сперва необходимо закрепить на верхнем обвязочном брусе мауэрлат. После устанавливают стропильные ноги в соответствии с изготовленным проектом. Для этого предварительно вырезают шаблоны, которые позволяют беспрепятственно соединить мауэрлат и деревянные стропила. Существует несколько способов этого соединения. В проектной документации выбранный вариант должен быть прописан.
После выставляют вертикальные стойки. Их надежно закрепляют на балках перекрытия. Именно они выступают в роли каркаса стен будущей мансарды.
Прогонами необходимо связать вверху стойки. Они необходимы для затяжки верхних стропильных элементов и потолочных балок мансардной крыши.
Жесткость последним придаст дополнительная фиксация на балках. Висячие стропильные ноги соединяют с затяжками, которые являются балками мансардной крыши.
Крайние стропила, размещенные с торцов дома, должны дополнительно быть укомплектованы каркасами, для размещения дверных проемов, фронтов, окон.
Установка кровельного пирога
Одним из последних этапов является установка изоляционного материала. Сначала укладывают пароизоляционный материал, укладывая ее на стропильные ноги, закрепляя степлером без больших провисаний и с нахлестами.
Сооружают обрешетку, при этом ее шаг должен соответствовать выбранному кровельному материалу. Чаще всего для этого используют древесину.
После укладывают теплоизоляционный слой враспор. Чаще всего использую минеральную вату. Необходимо дополнительно зафиксировать утеплитель обрешеткой со стороны мансарды. К ней фиксируют будущее кровельное покрытие.
После укладывают гидроизоляционный слой по принципу монтажа пароизоляционной мембраны. Финишное покрытие следует укладывать на последнем этапе. Из-за того, что конструкция имеет ломаный профиль, ее монтаж необходимо проводить снизу. В местах стыков скатов, необходимо укладывать материал так, чтобы он создавал над предыдущим слоем козырек. В этом месте необходимо использовать герметик, для предотвращения проникновения влаги внутрь.
После устанавливают ограждения, водосточные желоба и т. д.
Изготовленная самостоятельно ломаная кровля имеет привлекательный вид. Кроме того, этот тип конструкции предполагает наличие дополнительного жилого помещения. Следуя рекомендациям специалистов, можно самостоятельно изготовить качественную кровлю, которая не уступает постройке, сооруженной профессионалами.
