Особенности конструкции вальмовой крыши и ее проектирование

Навес из профильной трубы – это очень распространенная конструкция, которую можно встретить едва ли не в каждом дворе. Из профильных труб можно сделать как небольшой навес над крыльцом, так и большую крышу для автомобильной стоянки – и конструкция в любом случае будет достаточно крепкой, красивой и простой в обустройстве. В данной статье будет рассмотрен расчет навеса из профильной трубы и его монтаж.

Устройство и основные элементы двухскатной крыши

В состав кровли, состоящей из 2 скатов, входят:

  1. Мауэрлат – анкерами или стержнями с резьбой по периметру к несущим стенам крепится брус 10-15 см или для небольшой конструкции доска 50×250 мм. Он служит для передачи нагрузки от стропил к стенам.
  2. Стропильная нога – доска (брус) 5×10 или 5×15 см. Является основным элементом каркаса. Они ставятся с шагом 0,6-1,2 м. На стропила ложится вся тяжесть от снега, града, ветра.
  3. Лежень – расположен на внутренней несущей стене, имеет форму бруса 10×10 или 15×15 см, нужен для передачи усилия от стоек кровли.
  4. Затяжка – входит в состав системы с висячими стропилами, соединяя их между собой внизу.
  5. Стойки – устанавливаются от конька вертикально, передают нагрузку внутренней несущей стене. Чаще всего изготавливаются с квадратного бруса.
  6. Подкосы – соединяют несущие элементы и ноги стропил, входят в состав фермы, которая объединяет подкосы, затяжку и стропила.

Нагрузка от кровельного покрытия передается стропильной системе через расположенные перпендикулярно ногам доски или бруски – обрешетку. Она также является дополнительным скрепляющим элементом всей конструкции двускатной кровли.

Преимущества двухскатной конструкции

Основные преимущества, которое можно выделить для крыши с 2 скатами по сравнению с другими формами:

  • простота устройства, проектирования и монтажа;
  • все виды осадков сходят с поверхности быстро;
  • имеет минимальное число соединений, ребер, стыков;
  • равномерно распределяет на несущие элементы постройки нагрузку от ветра и снега;
  • обойдется дешевле, чем более сложные заменители;
  • при возведении конструкции можно обойтись без помощи профессиональных строителей.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

Возведение дома начинают с оформления проекта. Самостоятельная разработка чертежа невозможна без:

  • изучения технологии строительства;
  • расчета ферм.

Факторы, влияющие на выбор:

  • угол наклона скатов;
  • материал вальмовой кровли;
  • вес «кровельного пирога»;
  • ветровые и снеговые нагрузки;
  • сейсмическая опасность;
  • габаритные размеры коробки дома, наличие внутренних несущих перегородок, колонн;
  • планирование организации мансардного помещения.

Уклон скатов определятся не только из эстетических соображений. Важно найти золотую середину между положительным визуальным восприятием и сохранением надежности, функциональности конструкции. Величина угла тесно взаимосвязана практически со всеми вышеуказанными факторами:

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы
  • Применение всех видов кровельных материалов ограничено диапазоном этого параметра.
  • Чем меньше угол наклона, тем незначительнее воздействие ветровой нагрузки.
  • Увеличение до 45-60° гарантирует самостоятельный сход осадков. Воздействие снежного покрова минимизируется.
  • Уменьшая угол наклона, получаем снижение площади и веса всей системы. Падает расход тепловой энергии для прогрева чердачного пространства.
  • Организация мансардного этажа маловероятна при малой величине наклона.

Виды стропильных ферм

1. Наслонная – конструкция вальмовой крыши выполняется с опорой на:

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы
  • внешние стены (мауэрлат);
  • прогон (коньковый);
  • на внутренние несущие перегородки, колонны внутри дома через лежень.

Распределение нагрузки происходит за счет установки дополнительных стоек под коньковый брус. Лежень разделяет давление по всей поверхности внутренней перегородки (колонны).

2. Висячая – применяется для строений с максимальным размером фундамента до 6 ~7 метров. Стропилы опираются на стены. Распределение нагрузки с помощью стоек, затяжки, ригеля, подкосов. Для вальмовых крыш такой вид редко используется.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

Инструкция по расчету стропильной системы

Выполнение чертежа четырехскатной крыши невозможно без совершения математических расчетов.

Читайте также:  Выбор материала для строительства фронтонов

1. Размер прогона – определяется исходя из габаритов дома. Стандартное решение: длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена четко над пересечением диагоналей основания. Линия прогона параллельна фронтальным стенам.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

2. Высота конька: Н = b х tgα. b – половина длины торцевых стен дома, α – уклон скатов. Числовое значение тангенса определяется по таблице Брадиса.

3. Размер центральных и промежуточных стропил ската: = √( Н² + b²).

4. Длина центральной стропильной ноги вальмы: = √( Н² + b²). При нестандартном выборе размера конька величина b определяется как половина разницы длин дома и прогона.

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы

5. Размер диагональных элементов: = √ (² + b²).

6. Вычисление длин нарожников – используется свойство подобных треугольников. Если углы равны, по одной из сторон выполняется пропорция длин, то будет соблюдаться соотношение остальных составляющих фигуры: D = 3/4 C, значит: Lнар = х 3/4.

7. Расстояние между стропилами зависит от выбора:

Инструкция по выбору и расчету стропильной системы
  • Размеров сечения, качества древесины. Чем слабее материал, тем меньше должен быть шаг.
  • Наличия, вида теплоизоляционного слоя – определяется удобством монтажа утеплителя (60-120 см).
  • Кровельного материала, его веса и геометрии. Чем больше общая масса, тем меньше шаг. Как и с теплоизоляцией, учитывают размеры листа.

Минимальный шаг между фермами – 60 см, максимальный – 2 метра.

8. Формирование и расчет свесов зависят от предпочтений жильцов и высоты дома. Минимальный размер для 1-этажного строения – 500 мм. Задача – защитить стены от атмосферных осадков.

Вальмовая крыша – особенности стропильной системы

Стропила вальмовой крыши

Начиная монтаж кровли такого типа, в первую очередь, обращают внимание на стропильную систему, которую можно считать ключевым элементом всей кровельной конструкции. По сравнению с двухскатной крышей, устройство стропильной системы, предназначенной для вальмовой крыши, отличается своей сложностью. Для такой конструкции требуется устанавливать специальные стропила, ориентированные к углам стенок. В этом случае речь идет о стропильных ногах, которые получили название накосные диагональные.

Длина диагональных стропил намного длиннее традиционных. Диагональные стропила по сравнению со стандартными несут значительно большую нагрузку (приблизительно в 1,6 раз). Согласно проекту на них должны опираться «нарожники» — так называют более короткие стропила скатов. Устройство стропильной системы вальмовой крыши будет во многом зависеть от грамотного выбора древесины, используемой для стропил. Из-за того, что накосные стропила по своей длине значительно больше простой стандартной доски, то их изготавливают спаренными.

Производимый расчет вальмовой кровли, который предусматривает спаривание стропильных накосных ног, одновременно решает несколько проблем:

  • благодаря подобной методике появилась возможность пользоваться длинными неразрезными балками;
  • удвоенное сечение позволяет стропильной системе гарантированно воспринимать большие нагрузки;
  • благодаря сдваиванию стропил появилась возможность в унификации типоразмеров используемых деталей;
  • благодаря процессу спаривания диагональные стропила можно изготавливать из тех же пиломатериалов, которые применяются для изготовления стандартных стропил.

Виды стропильных систем

По конструкции стропильные системы разделяют на висячие и наслонные.

Висячие стропила

Висячие стропила опираются двумя концами на боковые стены, тем самым создают распирающее усилие, которое негативно действует на стены. Для предотвращения действия распирающего усилия стропильные ноги соединяю между собой затяжкой. Стропильные ноги и затяжка образуют тем самым треугольник, а, как известно треугольник это самая жесткая геометрическая фигура, которая не деформируется при любых направлениях нагрузок. В качестве затяжек могут служить балки перекрытия. Благодаря использованию балок перекрытия в качестве затяжек, висячие стропила служат для устройства мансардного помещения на крыше.

Кроме нижней затяжки устанавливается еще и верхняя затяжка. Верхняя затяжка должна быть на расстоянии не менее 500мм от конька.

Висячие стропила делают в том случае, когда расстояние между двумя наружными стенами не превышает 10 м, и если между наружными стенами нет несущей стена разделяющей внутреннее пространство дома ровно пополам.

Наслонные стропила

Наслонные стропила представляют собой конструкцию, которая имеет посередине опорную балку. Такая балка предает вес крыши от конька на несущую стену, которая располагается ровно посередине между двумя внешними стенами. Наслонные стропила используют тогда, когда расстояние между наружными стенами более 10 м.

Варианты конструкций наслонных стропил

В случае, когда вместо внутренней несущей стены используются колонны, возможно чередование наслонных и висячих стропил. Наслонные стропила будут опираться на колонну, а между колонн буду установлены висячие стропила.

Пояснения к расчету односкатной крыши

Угол наклона Калькулятор учитывает указанный угол и определяет его правильность для выбранного кровельного материала. Изменение угла наклона осуществляется путем изменения высоты подъема крыши.
Площадь поверхности Общая площадь кровли со свесами.
Вес кровельного материала Вес кровельного материала для покрытия всей крыши.
Количество изоляционного материала Количество изоляционного материала (длина рулона 15 метров, ширина 1 метр, нахлест 10 см).
Нагрузка на стропильную систему Нагрузка кровельной системы с учетом ветровых и снеговых нагрузок выбранного региона.
Длина и количество стропил Показывает длину стропильной ноги и количество стропил с учетом заданного шага.
Сечение, вес и объем стропил Параметры определяются с учетом кровельного материала, площади поверхности, угла наклона и региональных нагрузок.
Количество и объем досок обрешетки В калькуляторе используется стандартная 6 метровая доска. Объем просчитывается в кубических метрах.

Как определиться с тем, под каким углом устанавливать скатные поверхности

Двускатная крыша — расчет наклона скатных поверхностей

То, какой угол рациональнее всего применить для постройки, зависит от многих факторов:

  • климата региона;
  • используемого материала;
  • архитектурной задумки.

Если речь идёт о регионе, в котором преобладает засушливая погода, с минимальным годовым количеством осадков, тогда скатную поверхность можно делать пологой, не используя большого угла (можно брать 10-15 градусов или немного больше).

Как определиться с тем, под каким углом устанавливать скатные поверхности

В случае, если в данной местности выпадает немало осадков, тогда нужно установить достаточно крутые скаты. Они обеспечат естественный отток воды и снега, не позволив ему скапливаться и приводить к постепенному разрушению материала или его прогибу под тяжестью снегового скопления.

В учёт двускатной крыши нужно брать и влияние ветров, т.к. для регионов с бушующей ветряной стихией крутые скаты нерациональны, их покрытие будет часто срывать. Кроме того, расположение скатных поверхностей под большим углом желательно при применении мягких и неплотных кровельных покрытий, а подбирать более плотные и жёсткие целесообразно для пологих плоскостей.

Для всех европейских стран наиболее рациональным решением является обустройство угла в 35-40 градусов, это доказано с учетом климатических условий, модных у нас дизайнерских решений и наиболее применяемых материалов.

Как закрепить мауэрлат на стенах правильно

Монтаж мауэрлата отличается для деревянных и кирпичных домов. В деревянных постройках функцию мауэрлата могут выполнять верхние балки. Чтобы установить стропила на брёвна, достаточно в балках вырезать углубления. Пазы должны быть вырезаны точно под размер.

Для кирпичных домов технология немного усложняется:

Мауэрлат крепится следующим образом:

При монтаже важно, чтобы брусья складывались в треугольник правильной формы. Также следите, чтобы брусья располагались в одной плоскости по горизонтали. Если так сделать, то это существенно облегчит дальнейшие работы, а также придаст конструкции достаточную прочность. Далее нужно на брусьях разметить место, где будут располагаться стропила. Пазы следует вырезать по толщине бруса.

Выбор профильных труб для изготовления ферм

Подбирая трубы для обустройства крупногабаритного навеса из профильной трубы, необходимо изучить следующие стандарты:

  • СНиП , в котором описана зависимость между степенью нагрузок и весом составляющих элементов конструкции;
  • СНиП П-23-81, описывающий методику работы со стальными деталями.

Можно рассмотреть обустройство конструкции на примере пристенного навеса размерами 4,7х9 м, опирающийся на наружные стойки спереди, а сзади прикрепленный к зданию. Подбирая угол наклона, лучше всего остановиться на 8-градусном показателе. Изучив стандарты, можно узнать уровень снеговой нагрузки в регионе. В данном примере односкатная крыша из профильной трубы будет подвергаться нагрузке, составляющей 84 кг/м2.

Одна 2,2-метровая стойка из профильной трубы имеет вес около 150 кг, а степень нагрузки на нее получается около 1,1 тонны. Учитывая степень нагрузки, придется подбирать прочные трубы – стандартная круглая профильная труба с 3-мм стенками и диаметром 43 мм здесь не подойдет. Минимальные размеры круглой трубы должны составлять 50 мм (диаметр) и 4 мм (толщина стенки). Если в качестве материала используется труба диаметром 45 мм и толщиной стенки 4 мм. Используя такой материал, может быть сделана и калитка из профильной трубы своими руками, которая будет достаточно надежной и долговечной.

Заключение

Собрать навес из профтрубы своими руками не так уж сложно. Для успешной работы необходимо грамотно спроектировать будущую конструкцию и ответственно подойти к каждому этапу реализации проекта – и тогда в результате получится надежная конструкция, способная простоять долгие годы.

Размеры стропил

Минимальный размер стропила для крыши дома должен быть 50х150 мм (40х150 мм), обычно применяют стропила 50х200 мм. При больших пролетах кровли могут использоваться стропила 50х250 мм или же сдвоенные, то есть две доски соединяются вместе с помощью гвоздей. Также возможен вариант использования брусков с размерами 100х150 мм. Чтобы точно знать какой размер стропил нужно выполнить расчет. Для этого собирается вся нагрузка (см. выше), которая воздействует на стропило и вычисляется нужное сечение.

Если же делать расчет нет желания, то можно воспользоваться табличными значениями, по крайней мере это лучше, чем принимать размеры наугад.

Размеры стропил

Задавшись шагом стропил и зная длину можно определить размер сечения стропилы. Данный вариант является не точным и желательно его подтвердить расчетом!

Грамотное определение габаритов стропил

При определении оптимальных размеров стропил, важно учитывать, какой толщиной должна обладать доска, применяемая для создания стропил.

Важно! Толщина доски оказывает непосредственное воздействие на прочность созданных изделий из нее.

Желательно пользоваться для этих целей доской, толщина которой варьируется от 4 до 6 см. Если же возводится стропильная система не небольших строениях, предназначенных для хозяйственного применения, то для снижения затрат допускается пользоваться досками толщиной в 3,5 см. Для жилого дома рекомендуется выбирать изделия, толщина которых не будет меньше, чем 5 см.

Грамотное определение габаритов стропил

При выборе ширины доски непременно учитывается, какой длиной обладает проем, перекрывающийся стропилами. Чем длиннее должны быть стропила, тем шире используется для их создания доска:

  • если длина стропила равна примерно 6 м, то желательно пользоваться доской, ширина которой равна примерно 15 см;
  • если длина ног превышает 6 м, то ширина доски вовсе должна составлять 18 см;
  • если требуется получить еще более длинную стропильную ногу, то используется наращивание элементов, а места, где имеется нахлест, должны находиться рядом с коньковой частью крыши.

Сечение стропил рассчитывается в зависимости от определенного оптимального расстояния между ними, а также учитывается длина элементов. Во время работы надо решить, какие постоянные нагрузки будут воздействовать на крышу от ветра и снега. Берется в расчет масса созданной стропильной конструкции, угол наклона, имеющийся у ската, а также, какой длиной обладает проем, нуждающийся в перекрытии. При расчете дополнительно учитывается, какой шириной обладает строение.

Важно! Для облегчения расчетов рекомендуется пользоваться специальными компьютерными программами, имеющимися в свободном доступе в интернете, причем с их помощью не только обеспечивается быстрое получение результата, но и гарантируется точность значений.

После определения сечения стропил, надо решать, на каком расстоянии друг от друга они будут устанавливаться. Шаг стропил непосредственно связан с их сечением, поэтому если эти параметры не будут правильно определены, то это может негативно сказаться на надежности и долговечности крыши.

Грамотное определение габаритов стропил

Важно! Допускается снижать сечение стропил, если применяются специальные подкосы.