Расчет нагрузки на крышу, как совокупности нагрузок

При строительстве крыши очень часто приходится выбирать толщину стропилы. От выбора будет зависеть долговечность и надёжность конструкции. Выполняя расчёт, основной ошибкой является только то, что рассчитывается масса самой крыши, но никогда не учитывается нагрузка от снега, которая иногда превышает нагрузку от самой крыши.

Элит - покрытие для крыши

Стропила является основным несущим элементом крыши, и именно на неё ложится вся нагрузка, то есть:

• Собственный вес;
• Нагрузка от перекрытия;
• Нагрузка от снега.

В общем случае все нагрузки подразделяются на следующие категории:

• Длительные;
• Кратковременные;
• Особые.

К кратковременным нагрузкам можно отнести массу людей, которые выполняют строительные и иные работы, снеговые и ветровые нагрузки. К долговременным можно отнести вес самой конструкции.

К особым нагрузкам принято относить нагрузки от природных катаклизмов, например, от землетрясения или ураганного ветра.

Расчёт нагрузки

Для нашей местности принято полагать, что на один метр квадратный крыши снег давит с силой в 180-200 килограмм.

Расчёт производится по формуле:

Р=Рс*К, где:

• Р – нагрузка от снегового покрова;
• Рс – сила, которая воздействует на один метр квадратный крыши, то есть в нашем случае примерно 180;
• К – коэффициент уклона крыши. Если скат крыши составляет меньше 25 градусов, то коэффициент равен 1, если угол наклона лежит в пределах от 25 до 60 градусов, то коэффициент равен 0,7, если угол наклона составляет больше, то значение коэффициента не учитывается.

Выбор толщины стропилы делается также на основе расчёта.

Пример - расчёт для выбора толщины стропилы

Крыша загородного дома

Удельную нагрузку обозначим, как Ун – это нагрузка на один метр длины стропилы. Расстояние между стропилами обозначим, как С.

Зададим условия для расчёта:

• Вес снега на горизонталь крыши примем равным 180 килограммам на метр квадратный;
• Уклон крыши равен 30 градусам;
• Пусть кровельный материал представлен шифером;
• Длина стропилы равна 3,5 метра.

Тогда расчёт будет выглядеть так:

180*0,7=126 килограмм на метр квадратный.

К этому давлению нужно прибавить массу самой крыши, которая при нашем покрытии равна 40 килограммам, тогда общая удельная нагрузка равна:

126+40=166 килограмм на метр квадратный.

На этом расчёт не заканчивается. Дальше необходимо умножить полученное давление на коэффициент, который характеризует расстояние между стропилами, то есть это число и есть само расстояние, тогда получим:

166*1=166 килограмм на метр стропилы.

Теперь зная, что удельная нагрузка равна 166 килограмм и длина стропильной ноги равна 3,5 метра, по специальной таблице можно подобрать сечение стропил, которое зависит от того, из чего изготавливается стропила – из круглого леса или бруса.

Некоторые константы необходимые для производства расчётов

При расчёте, как видно, нужны такие данные, как вес одного квадратного метра крыши, изготовленной из различного материала.

Данные запишем в следующем формате.

Монтаж крыши

Сначала материал, а потом масса одного метра квадратного.

Итак, получим:

• Рубероид или толь – 40 килограмм, при максимальном уклоне крыши в 14 градусов;
• Шифер – 40 килограмм, при максимальном уклоне крыши в 45 градусов;
• Черепица – 60 килограмм, при максимальном уклоне крыши в 60 градусов.

Другие виды покрытия и соответствующие им массы можно найти в специализированных источниках.

Так же для установления толщины бруса нужны дополнительные данные, которые, как уже отмечалось при расчёте, зависят от длины стропильной ноги и от удельной нагрузки.

 В клетках указаны диаметры брёвен в сантиметрах.

Такую же таблицу можно составить и для брусов, однако это просто не имеет смысла, так как брусы изготавливаются стандартными размерами, и нет смысла специально на заказ изготавливать брус сечением 8*16 сантиметров, можно просто поставить 10*15 сантиметров.

Расчёт ветровой нагрузки

Ветровые нагрузки на крышу рассчитываются по такому же принципу, как и снеговые. В общем смысле формула имеет следующий вид:

Нв = Но*К, где

Нв – ветровая нагрузка, Но – нормативное значение нагрузки для заданного района, К – коэффициент, который учитывает колебание ветровой нагрузки в зависимости от высоты.

Коэффициент может принимать следующие значения:

• Высота постройки 5 и менее метров – коэффициент равен 0,75 или 0,5;
• Высота постройки 10 и менее метров – коэффициент равен 1 или 0,65;
• Высота постройки 20 и менее метров – коэффициент равен 1,25 или 0,85.

Как видно, во всех вариантах представлено два коэффициента.

Выбор первого или второго варианта зависит от того, в какой местности находится постройка. Если дом строится на открытом побережье, вблизи водохранилищ, в пустынной местности, в степи – тогда нужно выбирать первый вариант, если же дом строится на городской территории, вблизи лесного массива, то стоит выбирать второй вариант.

Крыша с фронтонами

Величина Но также зависит от местности, а точнее от района строительства. Для нашего района эту величину принимают равной 38. Если местность находится ближе к морям, то её стоит уточнить по специальной карте.

Зная показатели всех величин можно рассчитать нагрузку ветра:

Нв=38*0,75=28,5 килограмм силы на метр квадратный.

Общая нагрузка

Зная нагрузку от снега, от собственной массы и от ветра, можно легко найти общую нагрузку на один погонный метр стропилы, что было сделано в предыдущем расчёте, но без учёта ветровой нагрузки.

Следует отметить, что для более точного расчёта следует также учитывать и временные, то есть краткосрочные нагрузки, например нагрузка от массы человека. Также не следует выбирать то сечение стропилы или диаметр круглого бревна, которое обеспечивает нужную прочность впритык, следует всегда оставлять запас, путём выбора большей толщины или большего сечения.

Выбор сечения стропил зависит, прежде всего, от двух показателей:

• От длины стропилы;
• От шага установки стропил.

Тогда получим следующие сечения:

• Шаг установки равен 60 сантиметрам, при длине стропилы 3м – 40*150, 4м- 50*150, 5м- 50*175, 6м-50*200;
• Шаг установки равен 90 сантиметров, при длине стропилы 3м – 50*150, 4м – 50*200, 5м – 75*175, 6м – 75*200;
• Шаг установки равен 1,1 метра, при длине стропилы 3м – 75*125, 4м – 75*175, 5м – 75*200, 6м – 100*200;
• Шаг установки равен 1,5 метра, при длине стропилы 3м – 75*150, 4м – 75*200, 5м – 75*200, 6м – 100*200;
• Шаг установки равен больше 2 метров, при длине стропилы 3м – 100*150, 4м-100*200, 5м – 100*250, 6м – 100*300.

Все сечения бруса представлены в миллиметрах. Иногда таких брусов просто нет, например сечение 100*300 миллиметров. В таком случае просто устанавливают два бруса рядом, которые в сумме будут давать нужное сечение или большее нужного.

Как уже отмечалось, иногда расчёт нагрузок на крышу просто опускается и используется стандартный брус, который может иметь следующие сечения;

• Для диагональных ног – 100*200 миллиметров;
• Для ригелей, которые выступают в роли опоры для стоек – 100*150 или 100*200 миллиметров;
• Для мауэрлата – 100*100, 100*150 или 150*150 миллиметров.