Расчет нагрузки стропильной системы из LVL-бруса

Главным элементом любой крыши является стропильная система, от ее крепости и надежности зависит долговечность всей конструкции. Чтобы крыша могла противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, необходимо своевременно выполнить правильный расчет нагрузок и подготовить проект стропильной системы с учетом этих нагрузок. В данном материале рассмотрим, как правильно рассчитать стропильную систему, какие виды нагрузок воздействуют на нее и почему так важно своевременно рассчитать оказываемое воздействие.

Правильный расчет
стропильной системы крыши

Для правильного выполнения расчета необходимо опираться на следующие документы:

Климатическая карта региона строительства

Используется для определения снеговых и ветровых нагрузок в зоне проектирования. Это базовый документ для расчета устойчивости кровельных конструкций.

Таблица расчета сечения ног стропильной системы

Позволяет определить оптимальное сечение стропил в зависимости от пролета, нагрузки и типа используемой древесины.

СНиП для выбранного типа кровли

Нормативный документ, регламентирующий требования к конструкции, материалам и монтажу кровли в соответствии с ее типом.

Таблица с расчетом сечений затяжек

Содержит данные для выбора размеров затяжек, необходимых для обеспечения прочности и устойчивости стропильной системы.

В строительстве наиболее распространенной и удобной с практической точки зрения является методика расчета несущих конструкций на основании метода предельных состояния, то есть когда объект не сопротивляется оказываемым извне нагрузкам и начинается процесс его разрушения или наблюдаются серьезные повреждения, недопустимого характера.

В ситуации с рассматриваемым объектом – то есть со стропильной системой, может наблюдаться два подобных состояния:

Отмечаются серьезные прогибы частей несущих конструкций, что ведет к недопустимым разрушениям в узлах и остальных сочленениях, в результате чего эксплуатация конструкция без выполнения ремонтных работ невозможна.
Конструкция разрушается из-за полного расхода прочности.

Согласно современным строительным нормам, максимальный прогиб составляет 1/200 от длины элемента, то есть от затяжки или ноги. Поэтому при выполнении расчета необходимо заранее предусмотреть запас прогиба, который составляет 1/250 от длины рассчитываемого элемента.

Если речь идет о скатной крыше, во время осуществления расчетных операций необходимо опираться на описанные предельные состояния обоих типов. Это делается для того, чтобы заранее просчитать прочность системы, которая противостояла бы даже высоким нагрузкам, оказываемыми как собственным весом, так и ветровыми и снеговыми нагрузками. Обратите внимание, что также необходимо учитывать и предусматривать вес людей, которые выполняют монтаж или последующее эксплуатационное обслуживание крыши уже после ее проектирования и установки.

Переходим к изучению основных моментов, связанных с расчетом стропильной системы.

Этап №1

В первую очередь необходимо выявить максимально уровень внешней нагрузки в результате воздействия различных факторов. Для выявления снеговой нагрузки необходимо использовать карту, изображенную ниже:

На карте вся территория поделена на районы, каждый из которых обозначен римской цифрой. Для каждого района установлено предельное значение внешней нагрузки снегового типа. Приведет эти значения в таблице для удобного использования в последующем:

Номер района	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Предельное значение оказываемых снежных нагрузок (килограмм-сила-метр на квадратный метр)	80	120	180	240	320	400	480	560

Важно учитывать, что в таблице приведены значения для крыш скатного типа, где угол наклона не превышает 25 градусом. Если же угол наклона находится в интервале от 25 до 60 градусов, то для расчета снеговой нагрузки необходимо умножить величину, приведенную в таблице, исходя из района, на коэффициент, который равен 0.7.

Для выявления оказываемой ветровой нагрузки также применяется специализированная карта, которая приведена ниже:

Как вы видите, территория вновь поделена на районы, которые обозначены римскими цифрами. Каждому району соответствует определенное значение, приведенное в таблице.

Номер района	I	Iа	II	III	IV	V	VI	VII
Предельное значение оказываемых ветровых нагрузок (килограмм-сила-метр на квадратный метр)	23	17	38	38	48	60	73	85

Как вы видите, территория вновь поделена на районы, которые обозначены римскими цифрами. Каждому району соответствует определенное значение, приведенное в таблице.

Высота здания	Местность А	Местность В
До 5 м	0.75	0.5
От 5 до 10 м	1	0.65
От 10 до 20 м	1.25	0.85

Под местность А понимают такие территории как пустынные региона, тундры, открытые побережья океанов/водохранилищ/морей/озер, лесосестепи или степи. Под местностью В подразумеваются городские территории и прочие участки, на которых расположены постройки или препятствия высотой более 10 метров.

Здесь же важно обозначить, что нагрузка, оказываемая весом человека, который будет осуществлять монтажные, ремонтные или обслуживающие работы, составляет, в среднем, 80-90 килограмм-сила-метр на квадратный метр.

Этап №2

Теперь необходимо рассчитать сечение бруса, из которого в последующем будут собираться конструктивные элементы стропильной системы. Для этого применяется специализированная формула, учитывающая длину стропил, величину сопротивления нагрузкам выбранного материала (тип древесины), шаг между ногами. На основании этой формулы составляются таблицы для подбора сечений элементов. К примеру, если длина ноги составляет 5 м, а шаг установки – 0.6 м (как правило, при использовании в качестве утеплителя минеральной ваты используются эти значения), необходимое минимальное сечение для ноги составляет 5см*17.5см. Если шаг увеличивается до 110 см, то минимальное сечение пропорционально увеличивается до 7.5см*20см. В качестве примера использованы расчеты для Москвы и Московской области. В свободном доступе есть огромное количество таблиц, например, их можно просмотреть в ГОСТ-244549-80 или других СНиПах и ГОСТах. Однако использовать подобные стандартные таблицы можно только при осуществлении расчетных операций со стропильными конструкциями простого типа. Если же речь идет о более сложных конструкциях крыш, необходимо обратиться к квалифицированным специалистам lvl market, которые выполнят индивидуальные расчеты и дадут гарантию точности полученных данных.

Типы нагрузок

На стропильную систему оказываются различные виды нагрузок, которые можно поделить на основные категории.

Основные

Постоянные

Сюда входит вес самой системы и кровли, а также масса используемых утеплителей, чернового настила, пленок (которые размещаются под кровлей) и обрешеток или контробрешенток.

Длительные

Обусловлены выпавшими осадками и изменениями температуры. Они обязательно учитываются с пониженными значениями, так как они незаменимы для определения оказываемого влияния.

Кратковременные или переменные

Это температурные и снеговые воздействия, которые используются в своем расчетном значении, приведенном в таблицах выше.

Внешние

Дополнительные

В эту категорию входят ветровые нагрузки, а также вес людей (которые выполняют различного рода работы на кровле) и нагрузки из-за гололеда.

Форс-мажорные

Это особая категория, которая включает в себя воздействие, оказываемое в результате аварий, взрывов, возгораний и прочих факторов, возникших в результате форс-мажора.

Снеговые

Данный фактор влечет за собой ряд негативных воздействий:

Деформация и разрушение стропильной системы

На стропильную системы оказывается чрезмерное давление, в результате чего образуется провисание и/или прогиб покрытия, а также разрушаются основные несущие элементы.

Риск внезапного схода снега с кровли

Накопившейся массив снега может внезапно сойти с кровли, в результате чего пострадают люди, которые находятся внизу, автомобили и прочее имущество.

Повышенная нагрузка на стены и фундамент

Увеличивается нагрузка, оказываемая на стены и фундамент, что негативно сказывается на всей конструкции.

Остались вопросы?

Наш директор Владислав Зорин лично поможет подобрать и рассчитать для вас ЛВЛ-брус.

Нажимая кнопку Вы даете согласие на обработку своих персональных данных.