Из чего состоит стропильная система
Стропильная нога — наклонная балка ската: на неё набивают обрешётку и кладут кровлю. Внизу стропило опирается на мауэрлат — брус по верху стены, вверху — на коньковый прогон. Затяжка связывает пару стропил внизу и не даёт им раздвигать стены, ригель — такая же связь выше, под коньком. Подкос и стойка — дополнительные опоры: они передают часть нагрузки на внутреннюю стену и делят длинное стропило на два коротких пролёта.
Наслонные и висячие стропила
Наслонные стропила лежат на двух опорах — мауэрлате и коньковом прогоне, который держат стойки на внутренней несущей стене. Каждое стропило работает как балка на двух опорах и не распирает стены — эту схему и считает калькулятор. Висячие стропила опираются только на наружные стены, а распор от них воспринимает затяжка. Их ставят, когда внутренней стены нет, и считают как ферму — для них этот расчёт не подходит.
Как выбрать шаг стропил
Обычный шаг — от 0,6 до 1 м. Чем реже стропила, тем больше снега приходится на каждое и тем крупнее сечение; к тому же обрешётка между ними должна выдержать нагрузку. Под утеплённую кровлю расстояние в свету между стропилами делают на 1–2 см меньше ширины плиты утеплителя, чтобы она встала враспор. Для дома из примера ниже при шаге 0,6 м нужно 36 досок 50×200 (2,16 м³), при шаге 0,9 м — 26 досок 50×250 (1,95 м³).
Как снеговой район и уклон меняют нагрузку
Вес снегового покрова на земле Sg задан по районам в таблице 10.1 СП 20.13330.2016: от 50 кг/м² в I районе до 400 кг/м² в VIII. На крыше его умножают на коэффициент μ из приложения Б: до 30° снег лежит весь (μ = 1), с 60° не держится (μ = 0), между ними μ убывает линейно — при 45° это 0,5. Для проверки прочности нагрузку увеличивают в 1,4 раза. Ещё нужно учесть снег, который ветер наметает на один скат: там нагрузка в 1,25 раза больше, калькулятор применяет это при уклонах от 15 до 40°. Поэтому заметно меньше снега только на скатах круче 40°. Угол по высоте конька переведёт калькулятор угла наклона крыши.
Пример расчёта
Дом 8 × 10 м, угол 30°, свес 0,5 м, шаг 0,6 м, III снеговой район, металлочерепица
Высота конька 4 × tg 30° = 2,31 м, стропило со свесом (4 + 0,5) ÷ cos 30° = 5,2 м, пролёт от стены до конька L = 4 ÷ 0,866 = 4,62 м. Пар стропил: 10 ÷ 0,6 = 16,7, округляем до 17 промежутков — 18 пар.
Снег: μ = 1, S = 1,4 × 1,25 × 1 × 1,5 = 2,63 кПа на горизонтальную проекцию. Собственный вес со стропилами 50×200 — 0,25 кПа на м² ската. Нагрузка на метр стропила q = 0,6 × (0,25 + 2,63 × 0,866) = 1,52 кН/м, поперёк стропила q⊥ = 1,52 × 0,866 = 1,31 кН/м.
Момент M = 1,31 × 4,62² ÷ 8 = 3,5 кН·м, момент сопротивления W = 5 × 20² ÷ 6 = 333 см³, напряжение σ = 10,5 МПа при допустимых Rи = 19,5 × 0,66 × 0,9 = 11,58 МПа — 91%. Прогиб от нормативной нагрузки — 19,6 мм, это 1/236 пролёта при допустимых 1/200 — 85%. Сечение 50×150 не проходит (σ = 18,5 МПа), поэтому минимальное — 50×200 мм: 36 досок по 6 м, 2,16 м³. Площадь скатов и листы кровли для этого дома посчитает калькулятор крыши.
Сечение по снеговому району
Минимальное сечение при угле 30°, шаге 0,6 м и металлочерепице, без подкосов; прочерк — нужна опора. Дому шириной 12 м уже в III районе нужны стропила 100×250 мм, поэтому такие пролёты разгружают подкосами или стойками.
| Район | Дом 6 м | Дом 8 м | Дом 10 м |
|---|---|---|---|
| I 50 кг/м² | 50×150 | 50×150 | 50×200 |
| II 100 кг/м² | 50×150 | 50×200 | 50×250 |
| III 150 кг/м² | 50×150 | 50×200 | 50×250 |
| IV 200 кг/м² | 50×200 | 50×250 | 75×250 |
| V 250 кг/м² | 50×200 | 50×250 | 75×250 |
| VI 300 кг/м² | 50×200 | 75×250 | 100×250 |
| VII 350 кг/м² | 50×250 | 75×250 | — |
| VIII 400 кг/м² | 50×250 | 75×250 | — |
Допущения
- Наслонные стропила по безраспорной схеме, шарнирно на мауэрлате и коньковом прогоне; пролёт — от наружной грани стены, свес — консоль. С подкосом или стойкой больший из двух участков считаем отдельной балкой, это в запас.
- Снег по СП 20.13330.2016: коэффициенты сноса ветром и таяния равны 1, надёжность 1,4, несимметричный снег ×1,25 при 15–40° с запасом. Снеговые мешки у стен и перепадов высот, ветер и сосредоточенные нагрузки не учтены.
- Вес кровли — типовой с обрешёткой и плёнкой, например металлочерепица 12 кг/м², керамическая черепица 57 кг/м², утепление +25 кг/м². Коэффициент надёжности 1,1 для древесины и 1,3 для остального, плотность древесины 600 кг/м³.
- Сосна или ель 2-го сорта по СП 64.13330.2017: Rи = 19,5 МПа × mдл 0,66 (снег) или 0,53, если постоянная и длительная нагрузки дают больше 80% напряжений, × mв 0,9 на влажность холодного чердака; E = 9 000 МПа; срок службы до 50 лет, без глубокой пропитки антипиренами.
- Прогиб — от нормативной нагрузки с учётом сдвига, предел L/200 для стропильных ног. Узлы, мауэрлат, прогон, стойки и затяжки не проверяются.