Нагрузка на кровлю: Расчет нагрузки на стропильную систему кровли

Расчет нагрузки на стропильную систему кровли

Полезная информация

Cannot find ‘useful’ template with page »

Для чего и каким образом необходимо производить расчет нагрузок на стропильную систему крыши мы поделимся с Вами в данной статье.

Стропильная система является основной несущей конструкцией крыши, состоящей, как правило, из «скелета» деревянных или металлических балок и элементов, находящихся в тесной и жесткой связке между собой. Поэтому, перед началом строительства крыши, необходимо произвести расчет конструкции с учетом всех возможных нагрузок, воздействующих на крышу дома в любое время года. Расчет по нагрузкам необходим для определения шага (расстояния между элементами)и сечения стропил для обеспечения требуемой жесткости и устойчивости всего стропильного каркаса. Как правило, типовое сечение стропил 50мм х 150мм (или 50мм х 200мм), шаг между стропильными ногами обычно колеблется в диапазоне от 0,6 до 1,1м.

На стропила воздействуют как постоянные, так и временные нагрузки.

К постоянным нагрузкам относятся:

• Вес самой стропильной системы;
• Вес кровли;
• Вес чернового настила, обрешетки/контробрешетки;
• Вес утеплителя (в случае жилой мансарды) и подкровельных пленок;

К временным нагрузкам относятся:

• Cнеговая нагрузка;
• Ветровая нагрузка;
• Вес людей, обслуживающих кровлю;

При расчете снеговых и ветровых нагрузок необходимо руководствоваться СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия». Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (карты районирования территории РФ по климатическим характеристикам, а также расчетные параметры).

Расчетное значение снеговой нагрузки определяется по формуле:

Sрасчетное = Sg * µ,

где Sg – расчётное значение веса снегового покрова на 1м² горизонтальной поверхности земли, принимаемое по таблице:

µ — коэффициент перехода от веса снегового покрова земли к снеговой нагрузке на покрытие.

Коэффициент µ зависит от угла наклона ската кровли:

• µ = 1 при углах наклона ската кровли меньше 25°
• µ = 0,7 при углах наклона ската кровли от 25° до 60°
• При углах наклона ската более 60° значение µ в расчете полной снеговой нагрузки не учитывают.

Расчетное значение средней составляющей ветровой нагрузки на высоте «z» над поверхностью земли определяется по формуле:

W=WO *k,

где WO – нормативное значение ветровой нагрузки, принимаемое по таблице ветрового района РФ:

k – коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления по высоте, определяется по таблице, в зависимости от типа местности:

А – открытые побережья морей, озёр и водохранилищ, пустыни, степи, лесостепи и тундры.

B – городские территории, лесные массивы и др. местности, равномерно покрытые препятствиями более 10м.

*при определении ветровой нагрузки типы местности могут быть различными для разных расчетных направлений ветра.

Сечение бруса, используемого для стропил, зависит от длины стропильного элемента, шага установки стропил и расчетной величины нагрузок для данного региона. В таблице ниже сведены значения, соответствующие возможным максимальным нагрузкам по г. Москве и М.О. Данные не заменяют полноценного расчета несущей способности стропильной системы, их можно рассматривать как рекомендательные для достаточно простых конструкций крыш, а также учитывая ассортимент пиломатериалов, которые выпускают предприятия РФ, согласно ГОСТ 24454-80.

После того, как будут определены все временные и постоянные нагрузки, производится расчет несущих элементов стропильной системы на прочность, устойчивость, деформации и другие параметры совместной работы всей конструкции вцелом, при этом обязательно учитываются коэффициенты надежности (коэффициенты запаса) по нагрузке.

Подобные расчеты основываются на сопромате и принятых расчетных схемах для каждого отдельного случая в отдельности и осуществляются инженерами-проектировщиками, специализирующихся на проектировании зданий и сооружений.

Напоследок хотелось бы отметить, что выбирая кровельный материал для своего загородного дома, например, между керамической черепицей и гибкой черепицей, следует учитывать совокупные нагрузки от конструкций в целом. Например, ввиду сравнительно легкого веса битумной черепицы она ошибочно кажется более легкой, нежели массивная керамическая. Ошибочно лишь потому, что для гибкой черепицы необходим сплошной настил (ОСП, ФСФ фанера или калиброванные доски), дополнительная учащенная обрешетка, дополнительная гидроизоляция и не только. Сравнивая в итоге общий вес кровельного пирога из керамической черепицы и гибкой черепицы можно сделать вывод, что разница в весе минимальна и практически не ощутима, распределяя общий вес от кровли на всю стропильную систему.

Другие статьи

Направления: Кровельные системы и аксессуары

Расчет сечения дымохода

Выбор дымовой трубы должен быть индивидуальным в …

Расчет обрешетки для цементно-песчаной черепицы BRAAS «Франкфуртская», «Янтарь»

Основным подготовительным и самым …

Все статьи направления

Расчет материалов

Доставка от 3,5 часов

Работаем 7 дней в неделю

Внутренний контроль качества сервиса

Как определить нагрузку на крышу в вашем районе

Если вы решили определить сечение стропил для вашей крыши самостоятельно, мы постараемся помочь разобраться в этом вопросе.

Первый шаг в подборе сечения – это определение нагрузки на кровлю. Для жилых домов нагрузка состоит из двух составляющих:

1. Собственный вес конструкции крыши.

2.Снеговая нагрузка для вашего района.

Разберемся с этими вопросами по очереди.

Собственный вес конструкции крыши.

Нагрузка от одного квадратного метра конструкций крыши определяется просто. Берется вес одного квадратного метра каждого слоя кровельного ковра, и суммируется. Результат умножается на коэффициент 1.1.

Например, крыша состоит из следующих слоев:

– обрешетка из досок толщиной 2,5 см – вес одного квадратного метра 15 кг/м²;

— утеплитель толщиной 10 см – вес 10 кг/м²;

— ондулин – 3 кг/м².

Итого, собственный вес кровельного ковра равен 1,1*(15+10+3) = 30,8 кг/м².

В среднем для крыш жилых домов нагрузка не превышает 50 кг/м². Для многих типов кровельного покрытия эта нагрузка завышена, но следует учесть, что через пару десятков лет вы захотите сменить кровельный ковер, не меняя при этом конструкции крыши, и этот ковер может оказаться тяжелее, чем выбранный сегодня. Поэтому, во многом рационально остановиться на нагрузке в 50 кг/м². Коэффициент надежности по нагрузке в этом случае равен 1,1 – это принятый в нормах коэффициент запаса, на который следует умножать нагрузку, он учитывает различные непредвиденные ситуации.

Итак, окончательная нагрузка от собственного веса конструкций крыши (назовем ее Q1) равна:

Q1 = 50*1.1 = 55 кг/м².

Следует учесть, что при расчете сечения стропильной ноги, необходимо к собственному весу кровельного ковра прибавлять собственный вес самого стропила.

Снеговая нагрузка.

Снеговую нагрузку для городов Украины определяют согласно нормативному документу ДБН В.1.2-2:2006 «Нагрузки и воздействия». В нем приведена снеговая нагрузка для всех городов Украины, а также описан механизм определения снеговой нагрузки для крыш любой конфигурации.

В таблице мы привели максимальную снеговую нагрузку для каждой области Украины, которой вы можете воспользоваться для ориентировочного определения нагрузки на вашу крышу. Для разных городов в каждой области нагрузка может быть меньше.

 Коэффициент для снеговой нагрузки зависит от угла наклона крыши.

Для односкатной крыши коэффициент при любых углах наклона равен 1.0. Для двускатной крыши:

— при угле наклона меньше 25 градусов коэффициент равен 1;

— при угле наклона от 25 до 60 градусов коэффициент равен 1,25;

— при угле наклона более 60 градусов снеговая нагрузка не учитывается.

Определим, например, снеговую нагрузку для Хмельницкой области при двускатной крыше с углом наклона 30 градусов (назовем ее Q2):

Q2 = 137*1.25 = 171.3 кг/м².

Определим полную нагрузку от собственного веса кровли и снега:

Q = Q1 + Q2 = 55 + 171.3 = 226.3 кг/м².

Определив, таким образом, ориентировочную нагрузку, вы можете по таблицам в статье «Расчет сечения стропил» подобрать сечение стропил для конструкции вашей крыши.

Еще полезные статьи:

«Сбор нагрузок для расчета конструкций — основные принципы»

«Собираем нагрузки на ленточный фундамент дома»

«Сбор нагрузок в каркасном доме»

«Сбор ветровых нагрузок в каркасном доме»

«Расчет кладки из газобетона на смятие под действием нагрузки от перекрытия. «

«Как рассчитать стены из кладки на устойчивость.»

«Расчет металлического косоура лестницы.»

Допустимая нагрузка на крышу здания | Главная Руководства

Автор SF Gate Contributor Обновлено 25 февраля 2021 г.

Крыши находятся под большим давлением. Чтобы оставаться неповрежденной и на месте, крыша должна выдерживать нагрузки, как постоянные, так и временные, которые давят на нее как вниз, так и вверх. Предел нагрузки, которую может выдержать данная крыша, определяется ее конкретной конструкцией, но ожидается, что типичные крыши выдержат несколько обычно ожидаемых нагрузок, таких как вес людей, работающих на ней.

Постоянные нагрузки

По данным Министерства жилищного строительства и городского развития США, постоянная нагрузка на крышу представляет собой вес самой конструкции крыши вместе с любыми постоянно прикрепленными к ней материалами или конструкциями, поэтому она должна быть рассчитана, в первую очередь, чтобы обеспечить себя. Статическая нагрузка типичной крыши с деревянным каркасом, покрытой битумной черепицей, составляет около 15 фунтов на квадратный фут. Нагрузка возрастает при использовании более тяжелого кровельного материала. Крыша из глиняной черепицы может иметь постоянную нагрузку до 27 фунтов на квадратный фут.

Временные нагрузки

Временная нагрузка на крышу — это вес любых временных объектов на крыше. Там, где снег не является проблемой, динамическая нагрузка может исходить от людей, работающих на крыше, и любого оборудования, которое они берут с собой на крышу. Крыша должна быть в состоянии выдержать сумму своей постоянной нагрузки и любой ожидаемой динамической нагрузки, поэтому крыша должна быть спроектирована с пределом нагрузки, учитывающим обе эти нагрузки. Ожидается, что типичная крыша выдержит динамическую нагрузку 20 фунтов на квадратный фут; эта минимальная динамическая нагрузка является дополнением к статической нагрузке, которую должна нести крыша.

Подъемная нагрузка

Когда ветер ударяет в наружную стену здания, энергия ветра рассеивается вдоль стены вверх и вниз. Восходящее движение ветра оказывает подъемную нагрузку на крышу, и крыша должна быть в состоянии сопротивляться этому подъему. Типичный предел подъемной нагрузки предполагает максимальную скорость ветра около 90 миль в час и ожидаемую нагрузку около 20 фунтов на квадратный фут. Большую часть этой нагрузки будет воспринимать статическая нагрузка крыши, толкающая вниз.

Коррекция наклона

При расчете предельной нагрузки предполагается, что нагрузки равномерно давит вниз на площадь горизонтальной поверхности крыши. На крыше с крутым уклоном больший вес давит вниз на относительно меньшую горизонтальную поверхность, поэтому пределы нагрузки на крышу необходимо скорректировать, чтобы учесть эту разницу. На крыше с уклоном от 4 до 12 предел динамической нагрузки обычно снижается с 20 фунтов на квадратный фут до 15 фунтов на квадратный фут, чтобы учесть относительно большую собственную нагрузку на более крутой крыше.

Расчет нагрузки

Чтобы определить, какие элементы каркаса крыши подходят для здания, которое вы проектируете, вы должны сначала определить нагрузки, как постоянные, так и временные, которые будет нести крыша, которую вы хотите построить. Вы должны начать с ознакомления с минимальными требованиями к несущей способности в ваших местных строительных нормах. Книга кодов даст вам минимальные пределы нагрузки и предел прогиба, который является мерой того, насколько стропила могут изгибаться под своей нагрузкой. Затем вы определите пролет стропил крыши, который является измерением горизонтального расстояния от внутренней поверхности коньковой доски до внутренней поверхности стены, которая поддерживает стропила. Используя эти числа в консультации с таблицами пролетов, которые доступны из таких источников, как Американский совет по дереву, вы можете определить, какие размеры пиломатериалов и породы дерева подходят для ваших стропил.

Ссылки

• Зеленая крыша – пример; Christian Werthmann
• BG Structural Engineering: Постоянные нагрузки
• Министерство жилищного строительства и городского развития США: Расчетные нагрузки для жилищного строительства
• Американский совет по дереву: Понимание нагрузок и использование таблиц пролетов

Нагрузки на конструкции крыши — основы конструкции

Were вас также бросили в первый класс проектирования в универе, и вам пришлось применять нагрузки и комбинации нагрузок, не видя этого раньше и без хорошего руководства?

Что ж, добро пожаловать в клуб 😉

Пару лет назад я тоже был таким 😁

Но этот пост в блоге также предназначен для каждого архитектора, строителя, техника или любого, кто хочет узнать о конструкциях и о том, как применять нагрузки.

Мы максимально просто объясним концепцию нагрузок.

В этом посте мы шаг за шагом покажем вам, какие типы нагрузок необходимо прикладывать к крышам, как их применять, и дадим вам ссылки на руководства по расчетам.

💡 Информация:
Этот пост посвящен нагрузке на крышу, но нагрузки на другие конструкции применяются и рассчитываются таким же образом.

Итак, приступим.

Что такое площадные, линейные и точечные нагрузки?

Итак, прежде чем мы перейдем к различным нагрузкам, нам нужно сначала поговорить о некоторых основах.

Нагрузки на площадь

Нагрузки на площадь , как следует из названия, применяются к площади, и единицей измерения является кН/м2. Площадные нагрузки обычно прикладывают к плитам перекрытий, стенам и фасадным элементам.

Площадная нагрузка на стену

Линейные нагрузки

Линейные нагрузки применяются к балкам, колоннам, стенам, стропилам, прогонам и, возможно, к некоторым другим элементам структурные элементы. Например, вертикальная опорная сила балки может быть приложена как точечная нагрузка к колонне, поддерживающей балку.

Точечная нагрузка на колонну

Для упрощения расчета конструкции трехмерные системные и площадные нагрузки часто преобразуются в двухмерные системные и линейные нагрузки. Но давайте посмотрим на пример, чтобы объяснить это лучше 😊 92} \cdot \frac{4m}{2} = 2,0 \frac{kN}{m} $$

Теперь эту линейную нагрузку можно приложить к балкам.

Пример балки для распределения нагрузки

1. Статическая нагрузка | собственный вес

Итак, давайте посмотрим на крышу из прогонов и ее слои крыши, чтобы увидеть, как мы рассчитываем площадь и линейные постоянные нагрузки.

Крыша из прогонов

Слои крыши в следующей таблице упрощены, и показаны не все необходимые слои.

Элемент	Толщина [мм]	Плотность [кг/м3]	Area load [kN/m2]
OSB board	20	650	0. 13
Insulation	300	100	0.3
Roof tiles			0,65
Сумма			1,08

ГОДА.3} * 0,2 м * 0,1 м = 0,07 \frac{кН}{м} $$

Эти две линейные нагрузки теперь можно сложить

$$ 0,864 \frac{кН}{м} + 0,07 \frac{кН }{m} = 0,934 \frac{kN}{m} $$

Что затем можно применить к двухмерной статической системе.

Постоянная нагрузка на линию | Прогон крыши

2. Ветровая нагрузка

Расчет силы ветра в соответствии с Еврокодом слишком объемен для этого поста.

Мы написали обширные руководства с примерами расчета ветровой нагрузки и площадей для

• для скатной крыши и
• для плоской крыши.

Обязательно ознакомьтесь с ними, если вам нужно пошаговое руководство.

Ветровая нагрузка в системе 3D

Ветровая нагрузка на следующем рисунке очень упрощена. Обычно крыша имеет разные участки с разными значениями нагрузки, но цель рисунка — подчеркнуть направление нагрузки перпендикулярно стропилам.

Предположим, что ветровая нагрузка равна 1,0 кН/м2 и равномерно распределена. 92} $$

И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:

Линейная ветровая нагрузка | Крыша с прогонами

3. Снеговая нагрузка

Снеговая нагрузка рассчитывается в соответствии с EN 1991-1-3.

Вот пошаговые руководства с примерами расчета снеговой нагрузки для плоской крыши

• и скатной крыши

Ознакомьтесь с ними, если хотите узнать больше о снеговой нагрузке.

А теперь⌛: Давайте посмотрим, как снеговая нагрузка воздействует на конструкции. 92} $$

И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:

Снежная линейная нагрузка | Крыша прогонов

4.

Временная нагрузка

Значения временной нагрузки можно взять из таблицы 6.2 стандарта EN 1991-1-1 (и национального приложения❗) для различных категорий областей нагрузки, таких как офис, крыша, балкон, лестница и многое другое.

Я советую вам прочитать об этом в коде, чтобы лучше понять. 📖

Итак, как действует динамическая нагрузка на конструкции?

Активная нагрузка в 3D-системе 92} $$

И эту линейную нагрузку можно применить в 2D-системе:

Текущая линейная нагрузка | Прогон крыши

5. Сейсмическая нагрузка

К сожалению, я не знаю точно, как вы прикладываете сейсмические нагрузки к крышам, потому что до сих пор я жил только в регионах с минимальной или отсутствующей сейсмической активностью, где ведущей боковой силой всегда был ветер.

Но вот хорошее видео на YouTube, которое очень хорошо объясняет сейсмические нагрузки.

Заключение

Теперь, когда вы поняли, какие нагрузки действуют на кровлю и как их применять, пришло время понять, как рассчитать нагрузки

1. Снеговая нагрузка на плоскую крышу
2. Ветровая нагрузка на плоскую крышу
3. Ветровая нагрузка на стены

Поскольку на элемент конструкции всегда действует несколько нагрузок.