Онлайн калькулятор расчета угла наклона, стропильной системы и обрешетки вальмовой крыши дома

Устройство крыши

Чтобы процесс расчетов, которые предстоит сделать, был максимально простым, следует первостепенно ознакомиться с устройством крыши вальмового типа. Это позволит понять, какие именно элементы нуждаются в расчетах.

Конструкция состоит из:

• Конек. Он редставлен брусом, который располагается на самой верхней точки конструкции в горизонтальной плоскости. Служит опорой для большей части стропил.
• Центральные стропила. Элементы стропильной конструкции, которые располагаются во всю длину и высоту скатов и конька.
• Вальмовые стропила. Создают вальмы, прикрепляясь с одной стороны к коньку, а со второй к угловым стропилам.
• Угловые стропила. Как и конек, этот элемент относят к основной несущей части крыши. Расположение брусьев наклонное, которое заканчивается на краю дома или на небольшом расстоянии от него. Начальная точка прикрепления – это коньковый брус.

Чертеж стропильной системы

Программы для проектирования и расчета стропильных систем

Из всего выше сказанного и перечисленного можно сделать вывод, что проектирование крыши и конструкция любой стропильной системы включает в себя массу сложной работы, требующей определенного опыта, знаний. Такими работами должны заниматься только опытные мастера. 

Что касается проектирования крыши, то сегодня разработаны специальные программы, которые доступны каждому. Эти компьютерные программы помогут разработать проекты любых строительных элементов. Такая программа расчёта стропильной системы может помочь произвести быстрый и правильный расчет стропильной системы двухскатной крыши (подробнее: «Как сделать расчет кровли двухскатной крыши»). Если необходимо произвести расчет стропильных ног кирпичного, деревянного дома, то эта программа отлично поможет каждому проектировщику. 

Как рассчитать стропильную систему с помощью компьютерной программы, детальная видеоинструкция:

Одной из самых известных и понятных программ в этом плане считается программа Аркон. Она поможет с расчетами не только профессионалам, но и новичкам. 

Требования к конструкционным элементам стропильных систем

Элементы стропильных систем, как правило, изготавливают из древесины хвойных пород с влажностью не более 20 процентов. Высокое содержание смолистых веществ в таком материале обеспечивает длительный срок службы всей конструкции. Тем не менее, все деревянные элементы следует дополнительно обрабатывать защитными растворами, предотвращающими преждевременное гниение, повреждение насекомыми, а также уменьшающими горючесть древесины. 

В процессе эксплуатации стропильные конструкции испытывают различного рода нагрузки, с целью уменьшения негативного влияния которых может понадобиться применение дополнительных усиливающих элементов. В зависимости от продолжительности воздействия все эти нагрузки делят на две категории: постоянные и временные. 

Под постоянными понимают нагрузки, которые создаются собственным весом стропильной конструкции, весом обрешетки, кровельных, теплоизоляционных и отделочных материалов. Эти нагрузки практически не изменяются в процессе эксплуатации кровли, поэтому перед тем, как рассчитать стропильную систему, их следует точно измерить и учесть. 

Временные же нагрузки подразделяются на две подкатегории:

• кратковременные – вес рабочих, производящих кровельные строительно-ремонтные работы, а также вес используемого ими оборудования и инструментов. Помимо этого, в разряд кратковременных нагрузок включают давление снежных масс на кровлю и ветровые нагрузки;
• особые – это редко возникающие нагрузки, вызванные форс-мажорными обстоятельствами, например, землетрясениями.

Как рассчитать снеговую нагрузку

При возведении кровли чрезвычайно важно знать, как правильно рассчитать стропильную систему целом, и снеговую нагрузку на нее в частности. Это чрезвычайно важный фактор, который нельзя упускать из виду, ведь при неправильно спроектированной конструкции во время сильных снегопадов может обрушиться вся крыша (подробнее: «Расчет снеговой нагрузки на кровлю и ее особенности»). 

Для расчета значения нагрузки, создаваемой снежными массами на кровлю, используется следующая формула:

S=Sg*µ, где

Sg – табличное значение массы квадратного метра снежного покрова на горизонтальной поверхности земли;

µ — коэффициент, позволяющий определить переход от веса снежного покрова на земле к нагрузке, создаваемой снежной массой на кровельное покрытие

Значение данного коэффициента определяется в зависимости от углов уклона скатов крыши. Так, при углах уклона, не превышающих 25 градусов, µ принимается равным 1; при углах наклона от 25 до 60 градусов значение µ составляет 0,7

В тех случаях, когда угол уклона ската крыши больше 60 градусов, нагрузка, создаваемая снежным покровом на кровлю, не принимается во внимание при расчете ввиду ее незначительности. 

Как рассчитать ветровую нагрузку

В местностях, где дуют сильные ветра (например, в степных или прибрежных районах), особое внимание должно уделяться вопросу, как рассчитать стропила на крышу с учетом создаваемых этими ветрами нагрузок. 

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

Wo – нормативное значение ветровой нагрузки для конкретного ветрового района, которое можно найти в специальных таблицах;

k — коэффициент, позволяющий учитывать изменение ветрового давления в зависимости от высоты. Значение этого коэффициента также берется из таблицы, составленной с учетом местностей.

В таблице все местности разделены на две группы:

• открытые прибрежные районы, пустыни, тундры, степи и лесостепи;
• городские районы, лесные массивы и иные районы, территория которых равномерно покрыта препятствиями высотой не менее десяти метров. 

Инструкция для онлайн калькулятора расчета стропил

Укажите параметры деревянных стропил:

B – ширина стропила, важный параметр определяющий надежность стропильной системы. Искомое сечение стропила (в частности ширины) зависит от: нагрузок (постоянные – вес обрешетки и кровельного пирога, а также временные – снеговые, ветровые), применяемого материала (качества и его вида: доска, брус, клееный брус), длины стропильной ноги, расстояния между стропилами. Определить примерное сечение бруса для стропил можно с помощью данных таблицы (значение ширины – это большее значение из 3 колонки, например, при длине стропилины до 3000 мм и шаге 1200 мм искомое значение ширины 100 мм). При выборе ширины стропила обязательно учитывать рекомендации, наведенные в СП 64.13330.2011 «Деревянные конструкции» и СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия».

Длина стропилины, мм	Шаг стропил, мм	Сечение стропила, мм
До 3000 мм	1200	80х100
До 3000 мм	1800	90х100
До 4000 мм	1000	80х160
До 4000 мм	1400	80х180
До 4000 мм	1800	90х180
До 6000 мм	1000	80х200
До 6000 мм	1400	100х200

Y – высота крыши, расстояние от конька до перекрытия чердака. Влияет на величину угла наклона крыши. Если планируется обустройство нежилого чердака, следует выбирать небольшую высоту (потребуется меньше материала для стропил, гидроизоляции и кровли), но достаточную для проведения ревизии и обслуживания (не менее 1500 мм). При необходимости оборудования жилого помещения под сводом крыши, для определения ее высоты необходимо ориентироваться на рост самого высокого члена семьи плюс 400-500 мм (примерно 1900-2500 мм). В любом случае нужно также учитывать требования СП 20.13330.2011 (актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*). Следует помнить, что на крыше с небольшим углом наклона (маленькой высотой) могут задерживаться осадки, что негативно влияет на ее герметичность и долговечность. Однако, высокая крыша становится более уязвима к порывам сильного ветра. Оптимальный угол наклона находится в пределах 30-45 градусов.

X – Ширина крыши (без свесов), определяется шириной внешнего периметра Вашего дома.

C – размер свеса, важного конструктивного элемента крыши, защищающего стены и фундамент от осадков, определяется с учетом климатических условий Вашего региона (СП 20.13330.2011) и общей архитектурной идеи. Для одно- и двухэтажных домов без организации наружного стока воды не меньше 600 мм

Если устроить систему водоотвода можно уменьшить до 400 мм (СНБ 3.02.04-03). Согласно требованиям IRC-2012, пункта R802.7.1.1 (Международного строительного кода для 1-2 квартирных индивидуальных жилых домов) максимальная длина свободного свеса стропил, не требующая обустройства дополнительных опорных подкосов, 610 мм. Оптимальной величиной свеса считается 500 мм.

Z – это расстояние от верхней кромки стропила до выпила. Размер Z связан с шириной стропила простым соотношением – не более 2/3 его ширины (пренебрежение этим правилом значительно уменьшает несущую способность стропилины). Запил необходим для крепления стропила к мауэрлату – опоре, которая воспринимает нагрузки от крыши и перераспределяет на несущие стены.

Отметив пункт «Черно-белый чертеж» Вы получите приближенный к требованиям ГОСТ чертеж и сможете его распечатать, не расходуя зря цветную краску или тонер.

Нажмите «Рассчитать»

Результаты расчета:

Длина до свеса стропила – этот размер нужно использовать для разметки запила стропилины к мауэрлату.

Длина свеса покажет, как далеко необходимо выпустить стропило за пределы периметра дома для получения заданного свеса крыши (С) защищающего от непогоды.

Рассчитав общую длину стропила и свеса не сложно узнать необходимое количество пиломатериалов нужной длины и оценить сколько надо реагентов для обработки древесины от гниения.

Расчет угла и сечения стропил: угол среза – это угол, на который необходимо зарезать концы стропил для соединения между собой. Под таким же углом к грани стропилины следует отмерять начало запила. Для соблюдения одинакового угла запила на всех стропилах желательно использовать шаблон.

Как рассчитать ветровые нагрузки?

Карта ветровых нагрузок центральной России

Чтобы произвести расчет нагрузки на стропила применяется формула:

W = Wo x k

• Wo – это нормативный показатель, который определяется по таблицам, в зависимости от района страны.
• k – это поправочный коэффициент, который позволит определить изменение ветровой нагрузки в зависимости от типа местности и высоты здания.

Высота дома, измеряемая в метрах	А	Б
20	1,25	0,85
10	1	0,65
5	0,75	0,85

А – это открытые местности: степи, побережье моря или озера;

Б – местности, равномерно покрытые препятствия, например, городская застройка или лесной массив.

Пример расчета. Рассчитать ветровую нагрузку для дома высотой5 метров, расположенного в лесистой местности в Подмосковье.

Московский регион расположен в I ветровом районе, нормативное значение ветровой нагрузки в этом районе 23 кгс/кв. м.

Поправочный коэффициент в нашем примере составит 0,5

23 x 0,5 = 11,5 кгс/ кв. м.

Это значение ветровой нагрузки.

Расчёт нагрузки на стропильную систему двускатной кровли

Стропильная система испытывает определённые нагрузки, которые можно разделить на два вида.

1. Постоянные нагрузки, действующие независимо от любых других факторов. Их величина определяется конструкцией кровельного пирога и состоит из веса гидроизолирующих и парозащитных плёнок, утеплителя, доборных элементов, крепежа и любых других элементов кровельного покрытия, включая финишное. На практике средний вес всех составляющих кровли дома составляет порядка 40–45 кг/м2. Более точно эту величину можно вычислить, просуммировав значения удельной нагрузки каждого используемого материала, которые можно взять из справочных таблиц. Рассчитывая вес кровли, рекомендуется заложить запас прочности величиной в 10%.

2. Переменные нагрузки. К таковым относятся воздействия ветра и снега в зависимости от их интенсивности. По сути, кровля дома представляет собой парус, воспринимающие нагрузку от ветра. Сила непосредственного воздействия на кровлю по нормали зависит от угла наклона ската — чем он меньше, тем ниже нагрузка. Одновременно на подветренном скате возникают завихрения, и появляется нагрузка на крышу с обратным вектором воздействия. При ураганных ветрах усилие на отрыв может достигать 630 кг/м2. К переменным нагрузкам относятся и снеговые воздействия. Нужно заметить, что они также имеют чётко выраженные региональные показатели.

Очевидно, что тщательный расчёт нагрузок от снега и ветра с учётом местных климатических условий жизненно необходим при выборе конструкции и материалов кровли. Эти нагрузки можно определить по карте, составленной на основании СНиП 2.01.07–85.

По карте можно определить величину ветровой и снеговой нагрузки в регионе строительства

Отмеченные на картах значения снеговой и ветровой нагрузки для каждого района называются нормативным. Для того чтобы получить расчётную снеговую нагрузку, нормативную величину нужно умножить на специальный коэффициент, который учитывает угол наклона крыши. Этот коэффициент равен:

• 1 при уклоне менее 25o;
• 0,7 при угле наклона от 25 до 60o;
• 0 для более крутых скатов.

Расчётная ветровая нагрузка определяется умножением нормативного значения на коэффициент, учитывающий высоту здания и тип местности, в которой ведётся строительство.

	Высота здания, м
Зона	5	5–10	10–20
А (побережья водоёмов и другие открытые участки, территории без лесных массивов (степи, тундра и пр.)	0,75	1	1,25
B (участки с лесом, городскими домами и другими препятствиями для ветра (в том числе рельефными складками) высотой от 10 м)	0,5	0,65	0,85
C (плотно застроенный городской массив, в котором средняя высота зданий составляет 25 м)	0,4	0,4	0,55

Удельную нагрузку наиболее популярных кровельных материалов можно взять из следующей таблицы.

Таблица: весовые показатели некоторых материалов для крыши

Наименование кровельного материала	Масса 1 м2, кг
Пролимерно-битумная мягкая черепица	7–8
Рулонно-битумные полимерные кровли	4–8
Металлочерепица	4–6
Ондулин	3–4
Лист профилированный, фальцевая кровля	4–6
Черепица цементно-песчаная	40–50
Черепица керамическая	35–40
Шифер	10–14
Сланцевые материалы	40–50
Медные листовые материалы	8

Учитывать особенности воздействия разных видов нагрузок можно только в совокупности, поэтому расчёты подобного характера нужно доверить опытному специалисту.

Положительные свойства вальмовой кровли

Преимущества возведения четырехскатной кровли можно оценивать только в сравнении с двускатной стропильной системой. В ее конструкции отсутствуют щипцы и фронтоны (вертикальные торцевые поверхности). Это помогает в разы уменьшать показатель такой категории, как сопротивление воздуха. Эта техническая особенность особенно актуальна в тех регионах, где часто присутствуют ветра с резкими порывами или ураганы. Если при оформлении кровли используются карнизные свесы, они при такой конструкции, как показала практика, держатся намного дольше и не разрушаются.

Около опорной балки конька у вальмовой крыши образуются угловые ребра. Они имеют высокую жесткость. Поэтому деформироваться скаты могут только при очень высокой механической или физической нагрузке. Нужно приложить колоссальные усилия для того, чтобы повредить вальмовую крышу.

Классическая вальмовая крышаИсточник rsm-dom.ru

Замечено, что в регионах с большим количеством осадков одноэтажный дом с вальмовой крышей – лучший из возможных вариантов возведения малоэтажных зданий. Площадь кровли у четырехскатной крыши больше, чем у двускатной кровли. Особенность конструкции каркаса такова, что она позволяет отвесы карниза спускать за пределы несущих стен. Таким способом часто при строительстве формируется козырек, который надежно защищает фасадную отделку от воздействия атмосферных осадков.

Четырехскатный каркас можно покрывать любым кровельным материалом, но строители предпочитают использовать для обозначенных целей мягкие по текстуре продукты.

Есть и минусы у описываемого выбора. У конструкции вальмовой крыши больше элементов, чем у простой двускатной. На ее создание уходит больше материалов, требуется большее количество времени. Собрать ее способен только опытный мастер. Его услуги стоят недешево. Все это увеличивает в разы конечную смету проекта. Это обстоятельство нужно обязательно учитывать.

Пространство под вальмовой крышейИсточник red-fasad.ru

Геометрия пространства под четырехскатной кровлей очень сложная. Это формирует определенные трудности при организации жилой мансарды. Если оно все же используется, и на крыше появляются мансардные, их во время дождя придется постоянно держать закрытыми. Иначе в комнате появятся большие лужи.

Площадь мансарды, организуемой в чердачном помещении вальмовой крыши, будет в два раза меньше той, что образуется под обычной двускатной кровлей.

Если в вальмовой крыше нужно будет сделать слуховое окно, то для его создания специалисты советуют выбирать конструкцию под названием «Летучая мышь».

Слуховое окно «Летучая мышь»Источник memphite.com

Размеры бруса для стропила

Конек укладывается на верхней точке, он необходим для соединения стропил. Высота конька будет зависеть от наклона крыши. Выбор материала покрытия влияет на наклон. Минимальный уклон следующий:

• металлочерепица — 15 градусов;
• шифер и черепичная кровля – 23 градуса;
• профнастил — 13 градусов;
• ондулин — 7 градусов.

Оптимальный угол 30-40 градусов наклона создает быстрый сброс снега и воды. В районах с сильными ветрами, крышу делают пологой, и в этом случае угол уклона находится в диапазоне 25-40 градусов.

Кровля не заканчивается на уровне стен, ее нужно продлить наружу на 50 см. В этом случае вода не заливается фундамент и не попадает на стену.

Расчет стропил

Перед тем, как непосредственно начать расчет стропил, следует выяснить, какие нагрузки будут оказывать влияние на кровлю дома.

То есть на стропильные ноги.

Нагрузки, действующие на каркас кровли, принято разделять на постоянные и переменные.

Постоянные – это те нагрузки, которые действуют постоянно, независимо от времени суток, времени года и пр.

Это вес всего кровельного пирога, вес дополнительного оборудования, которое может быть установлено на кровле (ограждение, снегозадержатели, аэраторы, антенны и пр.).

Например, снег.

Когда снег ложится на кровлю — это очень приличный вес.

Но весной снег тает и нагрузка исчезает.

В любом случае ее следует учитывать.

То же самое с ветром.

Он не всегда есть, но когда дует сильный ветер, на каркас крыши действует довольно большое ветровое усилие.

Рассчитать параметры стропильной системы непросто.

И человеку неискушенному это вряд ли удастся.

Хотя попробовать стоит.

Просто при расчете нужно не забыть большое количество разных факторов, влияющих на кровлю.

Хотя бы вес самой стропильной системы со всеми элементами и крепежом.

Поэтому профессионалы пользуются для расчета стропил специальными компьютерными программами и калькуляторами.

Как узнать нагрузку на стропильные ноги?

Сбор нагрузок следует начинать с определения веса кровельного пирога.

Если вы знаете, какие материалы будут использованы и площадь скатов, то посчитать все несложно.

Принято высчитывать, сколько весит 1 квадратный метр кровли.

И затем умножать на количество квадратов.

Давайте для примера рассчитаем вес кровельного пирога.

Кровельным материалом является ондулин:

1. Ондулин. Квадратный метр ондулина имеет вес 3 кг.
2. Гидроизоляция. Если используется полимерно – битумная изоляция, то она весит 5 кг/метр квадратный.
3. Утеплитель. Вес одного квадрата базальтовой ваты составляет 10 кг.
4. Обрешетка. Доски 2.5 см толщиной. Вес квадратного метра 15 кг.

Все веса суммируем: 3+5+10+15= 33 кг.

Затем следует полученное в результате вычислений значение умножить на коэффициент 1,1.

Это поправочный коэффициент.

Получается 34,1 кг.

Столько весит 1 кв. метр нашего кровельного пирога.

И если общая площадь нашей крыши равняется 100 квадратов, то весить она будет 341 кг.

Расчет снеговой нагрузки

Существует карта снеговых нагрузок.

На ней указана масса снежного покрова в каждом регионе.

Снеговую нагрузку рассчитываем по такой формуле: S = Sg х µ.

S – это снеговая нагрузка.

Sg – это масса снежного покрова.

µ — поправочный коэффициент.

И зависит этот коэффициент от того, какой у вашей кровли угол наклона скатов.

Чем этот угол больше, тем меньше значение этого коэффициента.

При углах наклона больше 60 градусов его вовсе не используют.

Так как снег на кровле не собирается.

Рассчитываем нагрузку от ветра

Как вся страна разбита на районы по массе снега, так же она разбита и по силе ветров.

И также существует специальная карта, на которой в каждом районе указывается сила ветра.

Для расчета нагрузок от ветра используют формулу:

W=Wo х k.

Wo – показатель, взятый по карте.

k – это коэффициент поправки, зависящий от типа местности, где располагается здание, и его высоты.

Снеговые и ветровые нагрузки на примере

Длина стропильной ноги должна быть подобрана таким образом, чтобы кровля смогла удерживать большие нагрузки снеговых осадков. Снег будет давить на кровлю тем сильнее, чем меньший угол уклона у нее будет. Если возводится практически плоская односкатная кровля, то сечение стропильных ног должно быть как можно больше, а их шаг – как можно меньше. Кроме этого, если уклон кровли менее 25º, то потребуется систематически проводить ее очистку.

Перед тем как посчитать длину стропил нужно определить снеговую нагрузку, для чего можно воспользоваться формулой S = Sg × µ, где:

Sg – значение снегового покрова на 1 м2, которое выбирается из таблиц СНиП, и определяется регионом, в котором возводится дом;

µ — корректировочный коэффициент, который зависит от угла наклона кровли: для ската с уклоном до 25° – 1,0; а для ската с уклонами 25-60° – 0,7.

Для тех скатов, угол наклона которых находится на отметке более 60 °, снеговые нагрузки в расчет не берутся.

Ветровые нагрузки можно вычислить по формуле W = Wo × k, где:

Wo – справочная величина вашего региона (можно найти в справочных таблицах);

k – корректировочный коэффициент, который определяется высотой постройки и типом местности – открытого типа (поле, степь или побережье), или закрытого (лес, застройка).

Определение угла наклона

Можно для такого расчета исходить из материала кровли, который будет использоваться в дальнейшем, ведь у каждого из материалов имеются свои требования:

• Дляшифераразмер угла ската должен быть более 22 градусов. Если угол будет меньше, то это сулит попаданием воды в зазоры;
• Дляметаллочерепицытакой параметр должен превышать 14 градусов, в ином случае листы материала могут быть сорваны веером;
• Дляпрофнастилаугол может быть не меньше, чем 12 градусов;
• Для битумной черепицы такой показатель должен равняться не более чем 15 градусов. Если угол будет превышать такой показатель, то есть вероятность сползания материала с кровли во время жаркой погоды, т.к. прикрепление материала проводят на мастику;
• Для материалов рулонного типа, вариации значения угла могут быть в пределах от 3 до 25 градусов. Этот показатель зависит от числа слоев материала. Большее количество слоев позволяет сделать угол наклона ската большим.

Стропильная система ломаной двухскатной крыши

Подобные конструкции применяют для одноэтажных строений с двумя наклонными плоскостями прямоугольной формы. Треугольные части здания используются для устройства фронтонов. Стропила могут использоваться наклонные и висячие.

Наклонные стропила называются так благодаря методу их монтажа: балки устанавливают в строениях со средней несущей стеной (промежуточной опорой). Существенно то, что концы наклонных элементов опираются на внешние несущие стены. Средняя часть балок – на промежуточные опоры. Висячие стропила закрепляются на опорах краев – на стенах, коньке кровли.

Конструкция висячих стропил работает на сжатие и на изгиб. Распирающее усилие снижается стяжкой, соединяющей стропила. В конструкции наклонных стропил балки работают на изгиб. Поэтому такая конструкция экономичней, чем все остальные.