Подбор сечения наслонных стропил

Подбор сечения наслонных стропил

На предыдущих страницах сайта вы видели рисунки расчетных стропильных систем с множеством формул. Формулы приведены не столько для того, чтобы рассчитывать по ним сечения конструктивных элементов крыши, сколько для иллюстрации работы этих элементов. Формулы совсем не обязательно вдумчиво изучать и тем более запоминать, гораздо важнее понять, как работает та или иная схема, а ее расчет можно произвести и на компьютере, хотя бы с помощью несложной программы stropila. У компьютера нет той изворотливости ума, которая присутствует у человека, поэтому для расчета строительных элементов в компьютерной программе нужно ставить четкие и конкретные условия задачи. А для этого надо самому понимать, что будет происходить в стропильной системе, при приложении к ней нагрузки и как будет изменяться работы системы при изменении исходных данных. Компьютерная программа не всегда может учесть те конструкторские замыслы, которые рождаются в человеческой голове и тогда нужно переходить на расчет вручную. И даже если решается обычная простенькая задача, всегда лучше знать, что там происходит в электронных мозгах, чем оставаться в неведении.

Несущая способность древесины хвойных пород (сосны и ели) определяется нормативными документами. Если применяется древесина других пород, то вводится поправочный коэффициент. Несущая способность сечений, ослабленных врубками или отверстиями под болты, должна рассчитываться с коэффициентом 0,8 от нормативной несущей способности древесины.

Основными факторами, определяющими сорт и соответственно прочность древесины, являются величина и расположение пороков, главным образом сучков и наклона волокон в элементе. Например, в наиболее прочной древесине 1-го сорта допускаются сучки общим диаметром на длине 20 см, не более 1/4 ширины доски и наклон волокон не более 7%. В древесине средней прочности 2-го сорта допускается относительно большая общая ширина сучков — до 1/3 ширины доски и наклон волокон не более 10% к оси. В наименее прочной древесине 3-го сорта допускаются сучки еще большей ширины на длине 20 см: до 1/2 ширины и наклон волокон не более 12%.

Кроме того, в конструкционной древесине годовые слои должны быть не шире 5 мм, и поздняя, наиболее прочная древесина должна составлять не менее 1/5 их ширины. В досках, работающих на ребро при изгибе, не допускается рыхлая сердцевина. В зонах соединений не допускаются трещины.

Для сжато-изогнутых, изогнутых и сжатых деревянных конструкций допускается применять древесину 2 сорта (если сортность не завышена продавцом). Дерево неплохо работает на изгиб и сжатие, а сучковатость второсортной древесины не влияет на ее несущую способность. Для растянутых конструкций нужно применять древесину 1 сорта. На растяжение дерево работает хуже, а сучки снижают его несущую способность, но для унифицирования материалов допускается применение 2 сорта.

Подбор сечений стропил нужно согласовывать с размером стандартных пиломатериалов. Длину пиломатериалов для изготовления неразрезных несущих конструкций рекомендуется применять не более 6,5 м.

На крышах с уклоном скатов до 30°
стропила считаются изгибаемыми элементами

Стропило, работающее на изгиб должна отвечать следующим условиям.

1. Внутреннее напряжение, возникающее в нем при изгибе от приложения внешней нагрузки, не должно превышать расчетного сопротивления древесины на изгиб:

где σ — внутреннее напряжение, кг/см²; М — максимальный изгибающий момент, кг×м (кг×100см); W — момент сопротивления сечения стропильной ноги изгибу W = bh²/6, см³; R — расчетное сопротивление древесины изгибу, кг/см² (принимается по таблице СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» (rar 2,8 MB) или по таблице на страничке сайта);

2. Величина прогиба стропила не должна превышать нормируемого прогиба:

где Е — модуль упругости древесины, для ели и сосны он составляет 100 000 кг/см²; I — момент инерции (мера инертности тела при изгибе), для прямоугольного сечения равный bh³/12 (b и h — ширина и высота сечения балки), см 4 ; f — нормируемый прогиб балки, для всех элементов крыши (стропил, прогонов и брусков обрешетки) он составляет L/200 (1/200 длины проверяемого пролета балки L), см, для стропила опертого двумя концами f = 5qL 4 /384EI.

По несущей способности стропило рассчитывается по наибольшему напряжению, то есть по максимальному моменту изгиба. Для определения расчетной нагрузки вес снега принимается по максимальному значению. У стропил опертых двумя концами, максимальный момент изгиба находится в центре пролета. У стропил на трех опорах сделанных по типу неразрезной балки максимальный момент изгиба находится на промежуточной опоре и направлен вверх (отрицательная величина). У стропил на трех опорах сделанных как две простых балки, максимальные моменты находятся в центрах пролетов, сами стропила могут быть рассчитаны с переменным сечением, либо с одинаковым сечением на наибольший максимальный момент.

Произвольно задавая толщину b доски или бруса, из которых будет изготовлено стропило, находим его высоту по формуле:

где b (см) — ширина сечения балки; W (см³) — момент сопротивления балки изгибу, вычисляется по формуле: W = M/R (где М (кг×см) — максимальный изгибающий момент, а R — сопротивление древесины изгибу, для ели и сосны R = 130 кг/см²).

Можно и наоборот, произвольно задать высоту доски или бруса h и найти ширину стропила:

После этого балку с вычисленными параметрами ширины и высоты по формуле (2) проверяют на прогиб. Здесь необходимо заострить ваше внимание: по несущей способности стропило рассчитывается по наибольшему напряжению, то есть по максимальному моменту изгиба, а на прогиб проверяется сечение, которое находится на наиболее длинном пролете, то есть на участке, где самое большое расстояние между опорами. Прогиб для всех: одно-, и двуххпролетных балок проще всего проверить по формуле (2) то есть, как для однопролетных балок. Для двухпролетных неразрезных балок такая проверка на прогиб покажет немного неверный результат (чуть больший, чем будет на самом деле), но это только увеличит запас прочности балки. Для более точного расчета нужно использовать формулы прогиба для соответствующей расчетной схемы. Они указаны на рисунках схем загружения. Снеговую нагрузку для расчета на прогиб нужно принимать с коэффициентом 0,7.

Если прогиб на самом длинном участке будет не более l/200, то сечение оставляют таким, каким оно получилось. При прогибе больше нормативного, увеличивают высоту стропила и производят новый расчет. Так повторяют до тех пор, пока величина прогиба не получится меньше нормативного.

На крышах с уклоном скатов более 30°
стропила считаются изгибаемо-сжатыми элементами

На их работу оказывает влияние не только изгибающий момент от равномерно распределенной нагрузки, но и сжимающее усилие S, действующее вдоль оси стропила.

Здесь расчет немного посложнее. Внутренние напряжения σ (кг/см²), возникающие в стропильной ноге, не должны превышать предельно допустимых значений:

где S (кг) — сжимающая сила, действующий вдоль продольной оси стропила, кг; R — сопротивление древесины сжатию, для хвойных пород дерева R = 130 кг/см²; F — площадь сечения стропила b×h, см²; W — момент сопротивления сечения стропильной ноги изгибу W = bh²/6, см³; М — максимальный момент изгиба, возникающий в стропильной ноге, кг×см.

Формула не очень сложная, но математическому упрощению поддается плохо. Поэтому, легче всего, рассчитать требуемые сечения стропил методом подбора. Задаемся каким-либо сечением стропила и подставляем значения высоты h и ширины b в формулу (3). Если напряжение σ получилось значительно меньше нормативного R, уменьшаем сечение стропила (b, h), если больше — увеличиваем и пересчитываем формулы вновь с измененными размерами сечения стропильной ноги. И так до тех пор, пока не подберем такое сечение, напряжение σ в котором будет близко к нормативному R.

При использовании спаренных стропильных ног, раздвинутых на толщину применяемого пиломатериала (рис. 44), момент инерции I и момент сопротивления W просто удваиваем относительно одинарной стропилины. Хотя это немного неправильно, но создает дополнительный запас прочности.

После того как сечение подобранно по несущей способности, стропило проверяют на прогиб по формуле (2). Если стропило с рассчитанным сечением не проходит по условиям прогиба, увеличиваем его сечение (высоту) и делаем это до тех пор, пока расчетный прогиб не станет меньше нормативного — l/200.

Ригель-схватка, работающая на растяжение

Обычно этот расчет выполняют после подбора сечений стропильных ног и для сокращения типоразмеров применяемых деталей, сечение схватки принимают таким же, как и сечение стропильных ног, а затем проверяют его по несущей способности на растяжение:

где Н — растягивающая сила (распор), кг; F — площадь сечения схватки F = b×h, см²; R — расчетное сопротивление древесины растяжению, для первосортной ели и сосны R = 100 кг/см².

Расчет чрезвычайно прост. Задаются размерами схватки b и h, равными размерам стропильных ног, подставляют их в формулу и полученное напряжение σ сравнивают с допустимым сопротивлением древесины растяжению R. Если требование неравенства выполняется, делают одностороннюю схватку, если внутреннее расчетное напряжение σ больше R, то сечение схватки увеличивают либо ригели устанавливают с двух сторон.

Но можно и по-другому, при необходимости определения точного размера сечения схватки задаются каким-нибудь одним размером — толщиной b или высотой h доски ригеля и находят другой размер по формулам:

b = Н/hR или h = Н/bR (5)

После расчета сечения ригеля производят расчет гвоздевого или болтового соединения. При расчете гвоздевого соединения после определения требуемого количества гвоздей смотрим, поместятся ли они на конце ригеля. Если не помещаются, то рассматриваем возможность установки двусторонней схватки с уменьшенным сечением либо изменяем способ крепления схватки с гвоздей на болты. Тогда сечение стропильной ноги должно быть пересчитано на ослабленное сечение, с учетом изменения расчетного сопротивления R, к которому нужно применить коэффициент 0,8.

В большинстве случаев, растягивающие напряжения в ригелях ничтожно малы, поэтому размеры их сечений принимаются конструктивно. Чего не скажешь про крепление их к стропилам, которое нужно обязательно рассчитывать. Если узлы рассчитываются на крепление гвоздями, то может получиться очень большое количество гвоздей, вбиваемые в маленький «пятачок». Многие строители наверняка видели чертежи узлов деревянных конструкций с просто огромным количеством гвоздей, назначенных туда по расчету. Вот, только кто из них забил их ровно столько, сколько показывает расчет? Для устройства нормального узла, отвечающего требованиям прочности, гвоздевые соединения в этих случаях, лучше заменять на болтовые или делать крепление стальными монтажными пластинами. И прочностные характеристики не будут нарушены, и конец ригеля не будет превращен гвоздевым боем в мочалку.

Схватка, подкосы и стойки, работающие на сжатие

Их расчет очень похож на расчет ригеля на растяжение с единственной разницей, что напряжение возникающее в сжатом элементе, сравнивают с сопротивлением древесины сжатию:

В остальном, сечение подбирается точно так же, как и в растянутом элементе, по тем же формулам. Расчет гвоздевого или болтового соединения также аналогичен приведенному выше.

После расчета стропильных систем и определения геометрических характеристик стропильных ног и ригелей-схваток необходимо рассчитать их вес и добавить его в расчетную нагрузку. Это делается так: зная геометрические параметры элементов стропильной системы, подсчитываем полный объем (м³) пиломатериалов, требуемых для устройства стропильной системы. Полученную цифру умножаем на объемный вес древесины. Объемный вес одного кубометра древесины примерно равен 500–550 кг/м³. Получаем вес, измеряемый в кг/м² и прибавляем его к расчетной нагрузке, которая тоже измеряется в кг/м². А дальше вновь пересчитываем всю расчетную схему стропильной системы с учетом добавленной нагрузки от собственного веса стропил.

Расчет длины и сечения стропил

Расчет стропил рекомендуется выполнять максимально точно, исходя из особенностей места строительства, внешней нагрузки на стропильную систему, размеров и конфигурации сооружения, характеристик материала для возведения крыши.

Виды нагрузок на стропила

Строительство скатной крыши требует создания прочного каркаса – несущей конструкции кровли. На этапе проектирования требуется выполнить расчет стропил, с целью определения длины и сечения элементов, которые принимают на себя основные нагрузки (постоянные и переменные).

К постоянным нагрузкам относится вес самого кровельного пирога, который состоит из внешнего покрытия, обрешетки, гидроизоляционного слоя, теплоизолятора, пароизоляции и внутренней обшивки чердачного или мансардного помещения. К этому же типу нагрузок относится вес оборудования или других объектов, которые планируется разместить на крыше или закрепить на стропилах изнутри.

Под переменными нагрузками подразумевается воздействие ветра и осадков, а также вес человека, занимающегося ремонтом или очисткой кровли. В этот же разряд входят и особые нагрузки, в том числе сейсмические – их наличие предъявляет повышенные требования к надежности крыши.

Расчет веса кровельного пирога

Прежде чем подойти к вычислению сечения стропильной ноги односкатной, двускатной или вальмовой крыши, важно определиться с весом кровельного пирога. Для этого требуется расчет, формула которого предельно проста: суммируется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельной системы, а полученный результат умножается на 1,1 – поправочный коэффициент, позволяющий повысить надежность конструкции на 10%.

Таким образом, стандартный расчет веса кровли выглядит следующим образом: (вес 1 м 2 обрешетки + вес 1м 2 кровельного покрытия + вес 1 м 2 гидроизоляции + вес 1 м 2 утеплителя) × 1,1 = вес кровельного пирога с учетом поправочного коэффициента. При использовании большинства популярных кровельных материалов (за исключением наиболее тяжелых) данная нагрузка на стропила не превышает 50 кг/м 2 .

Разрабатывая проект односкатной или двускатной крыши достаточно ориентироваться на вес кровельного пирога, равный 55 кг/м 2 . Такой подход позволит возвести каркас кровли с запасом по прочности и в дальнейшем менять вид кровельного покрытия без перерасчета стропильной системы.

Снеговые и ветровые нагрузки

Для многих регионов России актуален вопрос снеговых нагрузок на стропила – от стропильной ноги требуется выдерживать, не деформируясь, тяжесть накопившегося снега. Чем меньше угол наклона кровли (обычно это относится к односкатной конструкции), тем выше снеговые нагрузки. Строительство практически плоской односкатной крыши требует использования стропил большого сечения и минимального шага их монтажа. При этом следует регулярно заниматься очисткой односкатной кровли, угол наклона которой не превышает 25°.

Формула S = Sg × µ позволяет вычислить снеговую нагрузку (S). При этом:

• Sg – справочное значение веса снегового покрова на 1 квадратном метре горизонтальной поверхности (выбирается по таблице в СНиП «Стропильные системы» в зависимости от региона строительства);
• µ – поправочный коэффициент, величина которого определяется углом наклона крыши.

Коэффициент µ равен:

• 1,0 – угол наклона ската до 25°;
• 0,7 – угол наклона ската от 25 до 60°.

Для крыш со скатами, угол наклона которых превышает 60°, снеговые нагрузки при расчетах не учитываются.

Для вычисления ветровой нагрузки (W) применяется формула W = Wo × k, где:

• Wo – справочное значение ветровой нагрузки, характерной для конкретного региона (выбирается по таблице);
• k – поправочный коэффициент, значение которого зависит от высоты сооружения и типа местности.

А – открытая местность (поле, степь, побережье);

Б – городская застройка, лес.

Как рассчитать длину стропил и сечение

Расчет длины стропил выполнить достаточно просто, если принять во внимание, что практически вся крыша представляет собой систему треугольников (неважно, речь об односкатной, двускатной или сложной кровле). Зная длину стен постройки, угол наклона ската либо высоту конька, при помощи теоремы Пифагора вычисляется длина стропильной ноги от края стены до конька. К полученному значению требуется прибавить величину карнизного свеса (если стропила будут выступать за край стены). В некоторых случаях карнизный свес формируется за счет установки кобылок – досок для наращивания стропильной ноги. Длина кобылок суммируется к длине стропила при расчете площади крыши – это позволит определить точное количество материалов для монтажа кровельного пирога.

Чтобы определить, доска или брус какого сечения подходит для возведения конкретной односкатной, щипцовой или вальмовой крыши, можно воспользоваться таблицей стандартов, в которой приведены соответствия между такими параметрами, как толщина пиломатериала, длина стропильной ноги и шаг установки стропил.

Параметры сечения стропил варьируются от 40×150 мм до 100×250 мм. Длина стропильной ноги зависит от угла наклона ската и длины пролета между противоположными стенами. При увеличении угла наклона ската увеличивается длина стропила, что требует использования пиломатериала большего сечения для обеспечения необходимой прочности конструкции. При этом снеговая нагрузка на крышу уменьшается, и можно сделать шаг установки стропил более редким. В то же время, уменьшение шага стропил ведет к возрастанию суммарной нагрузки на стропильную ногу.

Выполняя расчет, необходимо принимать во внимание все факторы, чтобы добиться необходимой прочности каркаса крыши, в том числе учитывать характеристики древесины (плотность, степень влажности, качество) при возведении деревянных конструкций, толщину элементов из металла – при строительстве металлических каркасов крыши.

Несущая конструкция крыши должна иметь высокую степень жесткости – требуется исключить прогиб стропил под нагрузками. Прогиб возникает, если были допущены ошибки при вычислении сечения элементов крыши и шага установки стропил. Если прогиб стропил был выявлен после монтажа кровли, можно использовать дополнительные элементы (подкосы) для придания жесткости конструкции. Если длина стропильной ноги односкатной, щипцовой или вальмовой крыши превышает 4,5 метра, без установки подкосов прогиб может образоваться независимо от сечения деревянных стропильных ног. Это следует учитывать, выполняя расчет длины стропил.

Основные принципы расчета базируются на том, что выбор толщины бруса зависит от суммарной нагрузки на крышу. Увеличение толщины стропила ведет к повышению прочности крыши, позволяет исключить прогиб, но при этом существенно возрастает суммарный вес стропильной системы, то есть, повышаются нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Стропила на жилых домах устанавливают с шагом 60 – 100 см, конкретная величина зависит от:

• расчетной нагрузки;
• сечения стропил;
• характеристик кровельного материала;
• угла наклона скатов;
• ширины теплоизоляционного материала.

Расчет количества стропильных ног напрямую связан с шагом их установки. Изначально подбирается подходящий шаг монтажа, затем длину стены следует разделить на данное значение, прибавить к результату единицу и округлить число. Поделив длину стены на полученный результат, можно получить искомый промежуток между стропилами.

При определении количества стропил на одном скате важно помнить, что учитывается расстояние между осями стропильных ног.

Стропильные конструкции из металла

В частном домостроении использование металлических стропильных систем встречается реже, так как каркас из металла требуется монтировать при помощи сварки – это ведет к увеличению сложности и объема работ. Можно заказать изготовление конструкции на производстве, но ее монтаж потребует применения спецтехники. Проектирование каркаса крыши из металла требует точного расчета и соблюдения размеров всех элементов, поскольку отсутствует возможность подогнать деталь непосредственно при монтаже.

К прочности металлических стропильных систем нет претензий: использование металлопрофиля позволяет исключить прогиб стропил даже при перекрытии больших пролетов без установки дополнительных элементов для прочности и жесткости. Стропила из металла могут перекрывать пролеты более 10 метров, не образуя прогиб под расчетными нагрузками.

Выполняя расчет стропильной системы из металла, следует учитывать вес материала, нагрузки на строительные конструкции и фундамент. Параметры прочности металлических стропил и их высокое сопротивление нагрузкам на прогиб позволяет значительно сократить количество данных элементов по сравнению с деревянной конструкцией.

Расчет металлического каркаса крыши следует вести, базируясь на справочных значениях прочности элементов (швеллеров, уголков, балок и т.д.) в зависимости от их формы и толщины. Следует учитывать размеры пролетов и угол наклона скатов.

Опорная конструкция для стропильной системы из металла (мауэрлат) должен представлять собой металлическую балку, надежно закрепленную на верхнем крае стены.

Как рассчитать стропила для крыши: определение длины, сечения и нагрузки на стропила

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

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

Содержание

Специфика расчета стропильного каркаса

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

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

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

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

Метод поиска угла наклона

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

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

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

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

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

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

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

Расчет длины стропильной ноги

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

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

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

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

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

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

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

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

Как вычислить несущую способность

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Определение сечения стропилин

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

Расчеты для конструкций с уклоном до 30º

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

M = 345 кг/м × 16м 2 /8 = 690 кг/м

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

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

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

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

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

Для стропильных систем с уклоном свыше 30º

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

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

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

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

Видео о проведении расчетов стропилин

Ролик наглядно демонстрирует принцип выполнения расчетов для элементов стропильной системы:

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

Сечение стропил и обрешетки: оптимальные размеры для кровли

Вы можете выполнить расчет сечения стропил с помощью онлайн-калькуляторов на нашем сайте – перейдите на страницу соответствующего инструмента и заполните поля.

В качестве исходных величин необходимо ввести данные некоторых параметров стропильной системы:

• шаг стропил (расстояние между ними) – шагом регулируют нагрузку на систему стропил;
• размеры стропил (сечение стропил) – толщина × ширина доски/бруса.

Стоит отметить, что доска – более доступный вариант для устройства системы кровли, так как она выдерживает значительные нагрузки, и что немаловажно – стоит в разы бюджетнее.

В таблицах ниже, мы собрали оптимальные размеры сечения стропильных ног и обрешетки, в зависимости от типа кровельного покрытия, угла наклона крыши и расстояния между ними элементами. Все параметры приведены согласно СНИП.

Таблица сечения стропил

Тип кровли

Оптимальный уклон кровли, градусов

Шаг стропил, см

Сечение стропил, см

Асбестоцементные листы обыкновенного профиля

Асбестоцементные листы унифицированного профиля

Следующая таблица содержит данные по обрешетке, контробрешетке и материалу кровли:

Чтобы самостоятельно определить размерность всей системы стропил необходимо произвести расчеты основного влияния ветра, снеговых масс, а также веса кровельных материалов и конструктивных несущих элементов крыши в совокупности.

Ознакомиться с порядком расчета нагрузок можно в статье «Расчет нагрузки на стропильную систему».

Опять же напоминаем, что расчет приведен для ознакомления в значительно упрощенном формате, так как для точного расчета необходимо учитывать вертикальные и горизонтальные нагрузки на стропильные ноги, рассчитывать дополнительно сопротивление стропил изгибу, сжатию и растяжению, проверить конструкции на способность противостоять скалыванию и смятию.

Если у вас не сложная архитектурная конструкция, вы вполне сможете построить крышу самостоятельно, опираясь на оптимальные размеры бруса или доски, на стандартизированные параметры конструкции крыши.

На рисунке и в таблице ниже указаны стандартные сечения элементов стропильной конструкции:

Сечения деревянных балок перекрытия в зависимости от пролёта и шага установки балок, на примере случая с полной нагрузкой 400кг/м 2 :

Наслонные стропила: обзор конструкции, узлов и план монтажа

В основе любой крыши лежит система балок, стоек, прогонов. Они являются тем проводником нагрузок, который позволяет крыше выдерживать порывы ветра и вес снега зимой. В разрезе стропила представляют традиционную фигуру — треугольник жёсткости. В строительстве используется множество стропильных систем. Наиболее востребованы наслонные стропила.

Варианты стропил

Стропила — основа крепления кровли. По устройству различают три вида:

1. Наслонные, считающиеся одними из самых надёжных компонентов, использующихся в конструкционных работах.
2. Висячие стропила.
3. Висячие фермы, оборудованные шпалами.

Каждая из систем имеет особенности конструкции. Проведение точных расчётов позволит создать прочную и надёжную конструкцию.

Наслонного типа

В сооружениях, имеющих ещё несколько рядов стен, служащих, кстати, в роли вспомогательных опор, чаще всего используется наслонная стропильная система.

Если в наличии имеется пара вспомогательных компонентов, имеющих возможность применяться в роли опоры, здание в своих размерах может достичь 17—19 метров. Главное, делать не больше 8 метров пространства между соседними опорами. До 120 сантиметров величины порой достигает стропильный шаг, главное, правильно провести расчёты и учесть все необходимые особенности.

Нижние части такого вида обладают опорой, состоящей из подстропильных брусьев. В том числе вкупе с ними используется мауэрлат.

Чтобы разделить опорные стойки и прогоны, о которых также не стоит забывать, используют подкосы. Их главная функция заключается в том, что они выполняют разгружающую и поддерживающую функцию, в том числе и для ног стропильной системы, увеличивающих размер сооружения. Они сами имеют больший размер, чем обычный коэффициент пиломатериала, и их нужно собирать.

Висячая система

Висячие стропила кардинально отличаются от наслонных. Их нижние концы занимают опорные стены. Стропильные ноги этой системы нагружены в двух частях всей монтируемой системы.

Нагрузки от висячей конструкции распирают стены, которые имеют опорный характер.

В роли использованного материала с целью затяжек применяют дерево либо сплавы. Для того чтобы это всё расположить, в основном избирается линия в комфортной высоте. А также принимайте во внимание, что крепление к стропильной системе зависит от высоты расположения затяжки.

Наслонный тип чаще всего применяется для того, чтобы была возможность обустроить двускатные кровли над сооружениями. Их стены длиной должны быть не больше 5—6 метров.

Конструкция и узлы

Наслонные стропильные системы обладают достаточной долговечностью благодаря тому, что их эксплуатация происходит под действием различного вида проветривания, например, сквозного. Это препятствует возможности загнивания деревянного материала. Устройство выполнено очень просто. И это играет значительную роль.

Пришло время рассмотреть, на какие конструкционные составляющие разбивается система наслонных стропил:

• неотъемлемой частью структуры служит стропильная нога;
• применяются, конечно, подстропильные компоненты;
• не забываем про обрешётку.

Такая система, используемая при строительстве крыши с одним скатом, в своём строении обладает сооружениями, которые разносторонними концами упираются в противоположные стенки. Когда крыша уже с двумя скатами, стропильная система будет состоять из нескольких стропильных ног, упирающихся разными своими сторонами на погон и стойки.

Нельзя увеличивать размер пролёта, так как может случиться прогиб, а может и произойдёт вырывание стропильной ноги. Чтобы это не произошло, применяют специальные компоненты, носящие название стойки и подкосы. Применяются такие компоненты также, когда есть необходимость состыковать стропила, состоящие из небольшого количества досок, чтобы конструкция имела ещё большую стабильность.

Специализированные наслонные стропила подразделяются на два разных вида:

Условия создания распора на стенку определяются с помощью узлового распирания.

Безраспорная система

Работа ноги в такой системе соответствует собственному особому механизму, а именно на изгиб. Её характерная черта заключается в том, что на стены она не оказывает никакого усилия.

Безраспорные наклонные стропила используются тремя разными способами. Специально на конец ноги присоединяется опирающийся брусок, можно осуществить врубку, или по-другому запил, и упереть в мауэрлат.

Особенности монтажа конструкции

На верху стропила проделываем больших размеров запил и скашиваем его под небольшим углом. Подрезка на концах стропила обладает различными границами, характеризующимися по глубине. Главное, чтобы размер подрезки превышал размер сечения стропила.

Если не представляется возможным сделать подрезку верха стропила, используют искусственное наращивание, крепление осуществляется по обеим сторонам. Используются монтажные пластинки.

Когда будете проводить монтаж, обязательно сделайте так, чтобы верх врубки был максимально ровным, чтобы система внезапно не стала распорной. Чаще всего низ стропильной ноги присоединяют на ползуне.

Верхняя часть фиксируется с применением гвоздей или же, например, болтового крепления, стропила могут также взаимно упирать и связывать железными пластинками, имеющими зубчатое строение либо древесными накладками.

Сильное защемление конькового участка

Бывает, что присутствие сильного защемления конькового участка, если верхнюю часть твёрдо закрепляют, а основание ставят в ползуне, никак не появляется распор в стенке. В этом случае в твёрдо объединённом коньковом узле возникает экстремальный искривляющий период, который должен уничтожить узел, тогда стропильные ноги приобретают значительно меньший прогиб. Защемив верх стропил, мы приобретаем определённый резерв крепости, повышающий все характеристики.

У всех способов есть объединяющая особенность: одна область стропила мастерится на шарнире, который использует только поворот, а другую область конструируют на скользящей опоре. Она имеет возможность позволить себе поворот. Крепится это по-разному. Иногда применяют гвоздевой бой или могут использовать даже крепёжные пластинки.

Плохо становится, если происходит упирание прогона на специальные стойки. В других двух вариантах, статическая устойчивость существует благодаря тому, что нагрузка равномерно распределяется по обеим сторонам крыши, используя при этом одинаковый угол наклона.

Но на самом деле сделать наклон крыши абсолютно ровными невероятно трудно. Растаявший снег распределяется по крыше неровно, особенно когда вмешиваются сильные порывы ветра. Первоначальный способ разрешает делать различные угловые наклоны скатов. Он также неплохо справляется со всеми нагрузками, только если стойки будут стоять абсолютно вертикально.

Распорная система

Распорную систему мы имеем возможность создать, применяя несколько безраспорных стропильных систем с заменёнными в них различными степенями систем. Получаем шарнирную опору для использования её в качестве распорной системы, крепко-накрепко зафиксированной гвоздями. Все составляющие системы остаются неизменны, даже напряжения стропильных систем и соответственно изгиба. Но в этой ситуации образуется распор, который раздвигает стенки постройки.

Система, имеющая в своём составе разные виды стропил, называется смешанной. Зато распорная система обладает высокой устойчивостью к различным нагрузкам, только мауэрлат нужно обязательно зафиксировать на поверхности стены сооружения.

Чтобы значительно снизить распор на стенки, рекомендуется установить прогоны, обязательно жёсткие, которые можно получить, если добавить побольше стоек или балок.

Компоненты подстропильных конструкций

Система должна обладать высокой устойчивостью. Для того чтобы достичь этого, наклонные стропила нужно обеспечить горизонтальной схваткой, использование которой немного обеспечит устойчивость, но совсем немного. Прикреплять её стоит там, где схватка пересекает стойки. Она обязательно сработает в любых обстоятельствах. Их расположение нужно сориентировать со средним человеческим ростом. А если вы конец стропила вынесете наружу, устойчивость гарантируется.

Если случиться аварийная ситуация это обеспечит схватке сработать молниеносно и безошибочно. Если целью стоит повышение устойчивости наслонных стропил и системы в целом жёстко зафиксируйте стойки. Если перекрытие чердака неудачно, то усиление устойчивости окажется невозможным. Те строения, которые содержат 2 внутренние стены, используют сквозящие стропильные конструкции. Нужно правильно выбрать все компоненты, от этого зависит качество сделанной работы и надёжность крыши.

Особенности использования

Наслонная стропильная конструкция применяется тогда, когда возникает срочная необходимость перекрыть пролёты с наибольшей длиной, существует необходимость в применении стоек, прибавляющих устойчивости.

Более подходящей конструкционной чертой представляется применение скользящей опоры, что разрешает соединение различных переходных стропил к мауэрлату. Практически не попадаются длинные пролёты в собственном строительстве сооружений. Из этого следует, что наилучшим из всех вариантов является использование специализированных наслонных стропил. Главный компонент техники строительства — это опирание на мауэрлат строительных ног. Когда сооружение из дерева, эту способность берёт на себя верх.

Такого рода стыковочный узел представляется более значимым в наслонной стропильной концепции. Применение ригеля даёт возможность повысить величину пролёта вплоть до 8 метров, в обстоятельствах одной опоры — вплоть до 12-ти метров, а рядом с применением 2-х опор — вплоть до 16 метров.

Расчёт компонентов крыши

Каждая структура и конструкционные характерные черты кровельной концепции находят решение ещё на рубеже проектирования сооружения. Структура кровли главным способом оказывает большое влияние в комплект материалов, применяемых во время монтажа и систему несущих стенок.

Стропила наслонного вида отделываются обрешёткой. На них устанавливается кровельный пирог с пароизоляцией и гидроизоляцией.

Практические советы

Если нужно сделать мансардную крышу с применением наслонных стропил, обязательным условием является установка брусового каркаса внизу, а вверху стропильные ноги следует прятать в коньковый прогон.

Если вам нужно соединить стропильную ногу с мауэрлатом, используйте защемление. Можете соединить его металлическим материалом. Для этого существует способ, заключающийся в использовании большого торцевого угла. Он в будущем обеспечит возможность стропилам взаимно упираться.

Применяется наслонный тип вкупе с соединением, подразумевающим за собой просверливание отверстий для болтов.

Конструктивная схема стропильных ног. Подбор сечения наслонных стропил. Подбор сечения балки

Страницы работы

Содержание работы

Снеговой район – 4 (2,4)

Сечение балки – бревно:

Сечение колонны – квадратное.

2. Конструктивная схема стропильных ног.

Простейшие наслонные стропила

1 – черепица; 2 – бруски обрешетки; 3 – стропильные ноги; 4 – прогон; 5 – мауэрлат; 6 – накладки 25х100 мм; 7 – кобылки 60х100 мм; 8 – скрутка из проволоки d = 4мм.

3. Подбор сечения наслонных стропил.

1) Сбор нагрузок.

Вычисляем нагрузку, приходящуюся на 1 м 2 горизонтальной проекции стропильной ноги.

Нормативная нагрузка, кПа

Расчетная нагрузка. кПа

1 .Постоянные нагрузки

Черепица t = 0,03 м: р=2900

Обрешетка t = 25 мм; р=550

Строп, нога, ориентировочно сечением 20*30 см; р=500 кг/м 3 .

Снеговая нагрузка 4 снеговой регион

эСТр.НОГИ О.ЧЛ Kl id

Полная нагрузка, приходящаяся на погонный метр горизонтальной проекции стропильной ноги с учетом коэффициента надежности по ответственности:

q = 4,17 *3.5*0.95=24.32 кН/м

2) Наибольший изгибающий момент при свободном опирании стропильной ноги на двух опорах:

3) Требуемый момент сопротивления:

Принимаем по сортаменту размеры сечения 100*250 мм, с F=250см 2 ; b=100 мм; h=250 мм.

5)

6) Определяем длину стропильной ноги по скату:

Обрешетка t = 25 мм; р=550

Строп, нога, ориентировочно сечением 20*30 см; р=500 кг/м 3 .

Снеговая нагрузка 4 снеговой регион

эСТр.НОГИ О.ЧЛ Kl id

q = 4,17 *3.5*0.95=24.32 кН/м

2) Определяем изгибающий момент:

3) Принимаем породу древесины, сорт, температурно-влажностный режим:

Материал: кедр сибирский; сорт – 2; температурно-влажностные условия эксплуатации -А2.

Коэффициент условия работы m_В =1,0 (СНиП II – 25 – 80). Сечение бревна – круглое.

Расчетное сопротивление изгибу Ru=16 МПа=1,6 кН/см 2 . Расчетное сопротивление скалыванию R_CK=1,6 МПа=0,16 кН/см 2 .

Переходный коэффициент от древесины сосны, ели к древесине кедра m_П=0,9

Расчет сопротивления с учетом коэффициента m_П равны:

Ru = 16 * 0.9 = 14.4 МПа = 1,44 кН / см 2

R_ск = 1.6 * 0.9 = 1.44 МПа = 0.144 кН /см 2

4) Определяем требуемый момент сопротивления

Принимаем сечение балки с учетом размеров, приведенных в сортаменте: принимаем d = 30 см.

5)W=0.1d 3 ; W=0.1*30 3 =2700 см 3

6) Проверяем прочность по уровням:

I_бр– момент инерции

Q- расчетная поперечная сила

S_бр – статический момент

0,0016кН/см 2 ≤0,144кН/см 2

7) Проверяем жесткость:

5. Подбор сечения колонны.

1) Определяем нагрузку, которая действует на стойку:

S=bL=4,5 м*3,5 м = 14 м 2 .

N= qS = 23,3 кН/м * 14 м 2 = 326,2 кН

2) Определяем расчетную длину стойки:

μ=1 – принимается в зависимости от степени подвижности опоры (т.5.1 Сетков).

1о=1*5 м = 5 м = 500 см.

3) Принимаем породу древесины, сорт.

Материал: сосна, сорт I.

4) Определяем расчет сопротивления древесины на сжатие Rс (СНиП II – 25 – 80).

Rс=16МПа =1.6кН/см 2 .

5) Задаемся % продольного изгиба, который может быть:

6) Определяем требуемую площадь поперечного сечения колонны:

7) По найденной площади назначаем размеры поперечного сечения:

– для квадратного сечения.

Принимаем сечение 175*175 мм с учетом сортамента; с фактической площадью F = 306,25 см 2 .

8) Определяем радиусы инерции и проверяем условие, ограничивающее гибкость:

i- радиус инерции

i_x=0.289h=0.289* 17.5 см =5.06 см.

1о = 5 м = 500 см

9) Проверяем устойчивость принятого сечения:

10) Увеличиваем размеры сечения и снова делаем проверку.

Принимаем сечение 200*200 мм, с фактической площадью F = 400 см 2 .

11 )Определяем радиусы инерции и проверяем условие ограничивающее гибкость.

ix = iy=0.289h=0.289*20 см = 5,78 см.

12) Проверяем устойчивость принятого сечения:

λ >70 =>φ = 3000/λ 2 .

Условие устойчивости удовлетворено и сечение не имеет ослаблений, следовательно, расчет окончен.