Расчет нагрузки от металлочерепицы

«Арифметика» крыши из металлочерепицы: необходимое количество материалов

Металлическая черепица обладает репутацией современного, изысканного и простого в монтаже кровельного покрытия. Перед креплением этого материала обязательно занимаются расчётами, учитывая размер одного листа, форму крыш, шаг обрешётки и некоторые другие нюансы.

Расчёт металлочерепицы на крышу

В качестве монтажа кровли из металлочерепицы сомнений не возникнет, если заранее определить оптимальный размер листа, и вычислить, сколько потребуется саморезов. При расчёте количества металлической черепицы, обращают внимание на форму крыши, которая может быть не только односкатной или двускатной, но и сложной, например, вальмовой.

Размеры листа металлочерепицы

Ширина и длина, а значит, и площадь листа металлической черепицы условно делится на два вида: полная и полезная. Под первым типом понимается та величина, которая измеряется от одного до другого края изделия, а под вторым — размер без учёта тех сантиметров, что теряются при создании нахлёстов.

При закупке материала учитывают именно полезные ширину и длину. Иными словами, рассчитанное количество строительного сырья округляют в бо́льшую сторону.

Длина листа металлической черепицы варьируется от 40 см до 8 м, а ширина находится в рамках между 116 и 119 см. На протяжённость изделия в поперечном направлении особого внимания не обращают. Гораздо большее значение имеет длина черепичного листа. Оптимальный размер — 4,5 м.

Умный строитель предпочтёт использовать листы, длина которых соответствует расстоянию от конька до карниза кровли. От этой идеи он откажется только в том случае, если коньковая доска расположена слишком далеко от верхней кромки стен. Всё-таки поднимать наверх дома листы длиной 6–8 м — весьма тяжёлая задача. К тому же, огромные куски материала во время подъёма на крышу могут сильно поцарапать стены.

Когда размеры крыши не позволяют накрыть её одним листом металлочерепицы от карниза до конька, покупают материал большей длины, чем нужно, а лишние сантиметры просто отрезают. Короткие листы не берут: их придётся монтировать с нахлёстом, что приведёт к значительному перерасходу материала и глупым растратам.

Расчёт саморезов на крепление металлической черепицы

При монтаже металлической черепицы используют саморезы разных размеров:

• 4,8х35 мм или 4,8х20 мм (для фиксации материала на деревянной обрешётке);
• 4,8х20 мм (для соединения кромок листов в геометрически сложных зонах крыши);
• 4,8х50 мм или 4,8х70 мм (для мест, где материал необходимо закрепить особенно сильно).

Каким будет расход саморезов, следует обязательно определить заранее, учитывая несколько нюансов:

• крепежи вставляют во все места, где нижняя часть волны материала соприкасается с обрешёткой;
• около конькового бруса саморезы погружают в каждую волну материала;
• на промежуточных этапах крепёжные элементы закручивают в листы через волну;
• при создании нахлёста саморезы размещают на расстоянии метра друг от друга вдоль обрешётки.

Крепежи вставляют в металлочерепицу часто только в области карниза и конька

Крепежи, вставляемые в материал через малые промежутки, в скором времени станут причиной протечки кровли. А саморезы, используемые редко, не смогут удерживать металлические листы на своём месте, что приведёт с серьёзной деформации крыши.

Обычно на крепление 1 м² металлической черепицы, под которой установлена обрешётка со средним шагом в 50 см, хватает 7 саморезов. Правда, это правило работает только при устройстве кровли простой конфигурации. При усложнении формы крыши необходимое количество крепежей увеличивается.

Чтобы определить точно, сколько саморезов размером 4,8х35 мм, 4,8х20 мм и 4,8х50 мм понадобится на монтаж кровли из металлочерепицы, следует знать следующие параметры:

• примерный расход саморезов на 1 м²;
• площадь крыши;
• сечение доски обрешётки;
• длина ската;
• ширина ската;
• необходимое количество листов материала.

Так выглядит схема закрепления саморезами 4 листов материала, выложенных в два ряда

Используя самостоятельно нарисованную схему крепления металлической черепицы на саморезы, попробуем выполнить расчёты. Представим, что нам требуется закрепить материал на кровле площадью 150 м², в качестве обрешётки используются доски сечением 30х150 м, длина ската составляет 7,75 м, ширина — 10,2 м, а на устройство крыши куплено 40 листов металлочерепицы. Теперь выполним следующие задачи:

1. Найдём необходимое количество крепежей размером 4,8х20 мм. Как показывает схема, на каждый боковой стык требуется 21 саморез. Выходит, что на все 18 швов, которые появятся при соединении листов, понадобится 378 крепежей длиной 20 мм.
2. Определим, сколько нужно купить саморезов размером 4,8х35 мм — крепежей для междурядных стыков. По правилам каждый шов, образующийся в результате совмещения двух рядов материала, фиксируется 6 саморезами. На крыше площадью 150 м² таких стыков получается 20, значит, для монтажных работ на междурядном стыке необходимо закупить 120 крепежей длиной 3,5 см.
3. Посчитаем, как много крепежей размером 4,8х35 мм уйдёт на работы в коньковой области и на карнизе. В этих зонах один лист металлической черепицы фиксируется тремя саморезами. Следовательно, на крыше, где планируется разместить 40 листов, в области конька и карниза придётся использовать 120 крепёжных элементов.
4. Найдём количество крепежей 4,8х35 мм, необходимое для монтажа металлической черепицы по бокам кровли. На одном торце обычно применяется 22 самореза. Получается, в процессе работы на 4 торцах двускатной кровли понадобится 88 крепёжных элементов.
5. Узнаем, сколько саморезов длиной 3,5 см потребуется вкручивать в центральную часть листов металлической черепицы. Раз в середину одного куска материала по правилам вставляют 5 крепежей, получается, что на все 40 листов придётся израсходовать 200 саморезов. Если учесть все предыдущие случаи использования крепёжных элементов размером 4,8х35 мм, то выяснится следующее: перед монтажом металлической черепицы необходимо приобрести порядка 550 саморезов (с запасом).
6. Определим, сколько надо купить крепежей диаметром 4,8 мм и длиной 5 см. Учтя длину волны кровельного материала и степень надёжности крепления в области торцов, конька и карниза, решаем приобрести не около 360 саморезов.

Если сложить все полученные результаты, то получится, что для монтажа металлической черепицы на кровле нам нужно приготовить порядка 1300 саморезов.

Количество листов металлочерепицы для кровли в один и два ската

Чтобы узнать, сколькими листами металлической черепицы придётся закрывать кровлю в один скат, используют определённые данные:

• номинальные и полезные ширина и длина одного листа материала;
• длина и ширина кровельного ската;
• размеры нахлёста по ширине и длине.

Нахлёст листов по длине обычно бывает равен 10, 15 или 20 см. А размер наложения кромок материала друг на друга по ширине определяется полезной шириной изделия. Если номинальный параметр листа составляет 1, 1 м, а полезный — 1, 1 м, то величиной нахлёста по ширине будет разница между этими значениями (0,08 м).

Самый большой нахлест листов по длине составляет 20 см

Допустим, нам поручено рассчитать количество материала (листов размером 3,5х1,1 м) на покрытие односкатной крыши шириной 9 м и длиной 10 м. В данном случае делаем следующие вычисления:

1. Ширину ската умножаем на длину и узнаём, что площадь кровли равна 90 м².
2. Ширину ската делим на полезную ширину листа металлической черепицы и получаем количество рядов по ширине кровли (9/1,1=8).
3. К длине кровельного ската добавляем размеры нахлёстов и расстояние, на которое стропила выходят за пределы стен, в результате чего находим полную длину ската (10+0,3 (2 нахлеста по 0,15) +0,1=10,4).
4. Полную длину ската делим на полезную длину листа, чтобы определить, из какого количества кусков материала будет состоять один ряд по длине кровли (10,4/3,5=3).
5. Количество рядов по длине крыши умножаем на количество рядов по ширине, то есть узнаём, сколько всего листов материала израсходуется при строительстве кровли (3х8=24).

Судя по нашим расчётам, на крыше площадью 90 м² потребуется закреплять 24 листа.

Если потребуется определить количество металлической черепицы на строительство двускатной кровли, то вычисления будут точно такими же. Правда, к ним добавится ещё одно действие — умножение на 2.

Исключения могут быть лишь в той ситуации, когда скаты кровли неодинаковые. При таком раскладе для каждого ската количество материала рассчитывается по отдельности.

Расчёт металлочерепицы для вальмовой крыши

Когда кровля вальмовая, то есть имеет четыре ската, чтобы узнать необходимое количество металлической черепицы, сооружение условно делят на участки (на два равнобедренных треугольника и две трапеции). Далее в несколько этапов проводят расчёт:

Сначала находят площадь торцевой части кровли. Для этого используют формулу определения площади равнобедренного треугольника, то есть половину основания умножают на высоту. Результат увеличивают в два раза, чтобы получить общую площадь двух одинаковых торцевых скатов крыши.

Чтобы найти площадь, а затем и необходимое количество материала, вальмовую кровлю делят на 4 сегмента и тщательно измеряют

Определяют площадь большого ската кровли — половину суммы длин оснований трапеции умножают на высоту геометрической фигуры. Полученное число удваивают.

Для каждого сегмента кровли по отдельности вычисляют необходимое количество рядов, полную длину ската, продолжительность ряда по длине и нужное число листов.

Выявленные цифры складывают, а результат принимает за количество листов, которое необходимо купить, чтобы закрыть всю крышу.

Видео: как рассчитать количество металлической черепицы на крышу

Калькулятор расчёта металлочерепицы

Рассчитать расход металлочерепицы можно быстро — в специальной программе. Для этого требуется совершить всего несколько шагов:

1. Выбрать тип кровли.
2. Отметить, будет ли кровля утеплена.
3. Указать ширину и длину скатов.
4. Отметить, надо ли рассчитать софит.
5. Указать тип софита.
6. Записать в ячейке ширину карниза.
7. Указать ширину лобовой доски.
8. Выбрать материал.

Расчёт обрешётки под металлочерепицу

Перед расчётом количества материала на строительство обрешётки делают следующее:

• рулеткой измеряют ширину и длину скатов;
• определяют, насколько обрешётка будет выходить за пределы карниза;
• учитывают расход на лобовые доски;
• решают, какой будет основание под кровельный материал — сплошным или разреженным.

Слева показана разреженная обрешётка под металлочерепицу, а справа — сплошная

Расход обрезных досок на сооружение сплошной обрешётки можно определить без лишних хлопот. Предположим, что площадь кровли составляет 80 м², а для строительства основания под финишное покрытие закуплены доски размером 0,15х6 м и толщиной 25 мм. В этой ситуации расчёт будет выглядеть следующим образом:

1. 0,15 м х 6 м = 0,9 м² (площадь одной доски).
2. 80 м² / 0,9 м² = 89 шт. (нужное количество досок).
3. 0,15 м х 0,025 м х 6 м = 0,0225 м³ (объём 1 доски).
4. 89 шт. х 0,0225 м³ = 2,0025 м³ (кубатура всех необходимых досок).

Когда обрешётка разреженная, вычисления проводят с учётом выбранного расстояния между досками. Допустим, материал предстоит выкладывать через каждые 35 см на крыше площадью 80 м², у которой ширина скатов равна 8 м, а длина — 5 м. Тогда расчёт будет состоять из 5 действий:

1. 5/0,35 = 14 шт. (количество досок на одном скате).
2. 14*8 = 112 м. п. (общий погонаж досок на одном скате).
3. 112 м.п.*2 = 224 м. п. (общий погонаж досок на двух скатах).
4. 224 м. п. /6 = 37 шт. (количество шестиметровых досок).
5. 37*0,0225 = 0,8325 куб.м. (общий объем пиломатериалов для обрешётки).

Вычислить, каким будет расход металлической черепицы на крышу и досок обрешётки под неё, получится легко, если известны такие данные, как площадь кровли и размеры используемых материалов. Кстати, чтобы самостоятельные расчёты позволили построить крышу без проблем, цифры, полученные при расчётах, стоит округлять в бо́льшую сторону.

Источник

Нагрузки, действующие на несущую конструкцию скатных крыш

От собственного веса несущих конструкций крыши.

На начальном этапе сбора нагрузок определяется ориентировочно: вес деревянной обрешётки 10–12 кг/м²; наслонных деревянных стропил и деревянных прогонов 5–10 кг/м²; висячих деревянных стропил, несущих только холодную кровлю 10–15 кг/м².

Совокупность нагрузок.

Зимой на стропильную систему крыши могут действовать одновременно все нагрузки: от веса снега, собственного веса стропильной системы, кровли, утеплителя и давления ветра. В другое время часть этих нагрузок исчезает, например, давление от веса снега, тем не менее, стропила рассчитывают на полную совокупность нагрузок. И после их арифметического сложения умножают на коэффициент надежности 1,1. Другими словами, крыша рассчитывается на самые неблагоприятные условия работы и при этом закладывается дополнительная десятипроцентная прочность (коэффициент 1,1). В старых нормах коэффициент надежности для снеговых нагрузок составлял 1,4. В связи со значительным изменением (увеличением) нормативных значений давлений от веса снега, этот коэффициент в новом СНиПе не указывается его уже учли в нормативах по весу снега и даже с большим значением. Включать его в расчет не нужно.

Как уже говорилось, расчет несущей конструкции крыши (стропил, прогонов и обрешетки) ведется по двум предельным состояниям: на разрушение и прогиб.

• Расчет на разрушение производится на полную нагрузку, действующую на крышу. Она называется расчетной нагрузкой и включает в себя полный вес снега принятый по таблице 1 с учетом наклона скатов, ветровую нагрузку, зависящую от высоты здания и угла наклона скатов, собственный вес крыши (стропил, прогонов, обрешетки, утепления и подшивки).
• Расчет на прогиб ведется для той же суммы нагрузок, но вес снега принимается с понижающим коэффициентом 0,7. Эта нагрузка называется расчетной нормативной нагрузкой или просто нормативной нагрузкой.

Для правильного расчета стропильной системы должны быть собраны два варианта нагрузок действующих по площади (расчетная и нормативная) и переведены в линейные нагрузки.

Приведение нагрузок действующих по площади к нагрузкам действующим на метр длины конструкций крыши.

Все вышеприведенные нагрузки определяются по СНиПам и техническим характеристикам применяемых материалов. Эти нагрузки показывают общее давление от веса снега, слоев кровли и давления ветра и измеряются в килограммах на квадратный метр (кг/м²). Однако в конструкции крыши имеются несколько несущих конструкций: решетины, стропила, прогоны. Каждая из них работает только на ту нагрузку, которая давит непосредственно на нее, а не на крышу в целом. Все перечисленные несущие элементы крыши — это линейные конструкции и должны рассчитываться на давление, действующее на каждый метр длины этого элемента, то есть единица измерения кг/м² должна быть переведена в единицу измерения кг/м.

На каждую отдельно взятую стропилину давит только та нагрузка, которая расположена над ней. Значит, совокупную равномерно распределенную нагрузку нужно умножить на шаг установки стропил (рис. 1). Изменением ширины шага установки стропил, а следовательно, изменением площади сбора нагрузки над стропилом можно увеличивать или уменьшать нагрузку.

рис. 1. Приведение нагрузки действующей по площади к линейной нагрузке.

Обычно шаг установки стропил выбирают конструктивно в зависимости от размеров здания. Например, на стене длиной 6 м можно разместить стропила с шагом в 1 м, в этом случае потребуется 7 стропилин. Однако длина стены в 6 м также хорошо делится и на шаг 1,2 м, тогда получится 6 стропилин или на шаг 1,5 м — потребуется 5 стропилин. Для такой длины стен можно применить шаг установки и в 2, и в 3 м, но будет нужна усиленная обрешетка. Обычно шаг установки стропил не делают более 2 м, а для утепленных крыш его принимают равным размерам плит утеплителя 0,6, 0,8, 1,2 м. Другими словами, шаг установки стропил назначается в каждом конкретном случае свой, в зависимости от длины стен здания так, чтобы на ней разместилось целое число стропильных ног и расстояние между ними было одинаковым. Единственным критерием выбора шага стропил может быть только экономический. Нужно просчитать несколько вариантов установки стропил, найти их сечение и сравнить расход материалов. Наименьшая материалоемкость, при прочих равных, указывает на верность выбранного шага установки стропил.

С шагом установки решетин все обстоит несколько иначе, тут нельзя произвольно взять и изменить между ними расстояние. Чаще всего расстояние между решетинами зависит от применяемого кровельного материала, поэтому он задается строго определенных размеров, а сечение решетин подбирается расчетом. Нагрузка на каждый брусок или доску обрешетки определяется аналогично расчетной нагрузке на стропила, путем произведения нормативной нагрузки на шаг установки решетин.

Место установки прогонов назначается конструктивно и/или после расчета шага и сечения стропил. Они рассчитываются на сосредоточенные силы от давления стропил. Кроме обрешетки, стропил и прогонов, в конструкции крыш имеются и другие несущие элементы, такие как подкосы (подстропильные ноги) и стойки.

Пример сбора нагрузок.

Дано. Регион строительства Сергиево-Посадский р-н Московской обл. Высота строения — 10 м. Двухскатная мансардная крыша с уклоном скатов 30°. Кровля из металлочерепицы по сплошной обрешетке. Мансарда изнутри утеплена теплоизоляцией URSA М-20 толщиной 18 см и обшита одним слоем гипсокартона толщиной 12,5 мм.

По карте районирования снегового покрова (рис. 3) или карте СНиП 2.01.07-85 определяем, что давление от веса снега для расчета по первой группе предельных состояний составляет 180 кг/м², для расчета по второй группе предельных состояний — 126 кг/м².

По рисунку 5 видим, что крыша с наклоном скатов до 30° включительно, накапливает снеговые мешки на подветренном скате. Увеличение веса снега характеризуется коэффициентом µ=1,25. Следовательно, вес снегового покрова должен быть увеличен на эту величину. Тогда для расчета по первой группе предельных состояний вес снега составит 180×1,25=225 кг/м², а для расчета по второй группе предельных состояний — 126×1,25 = 157,5 кг/м².

По картам районирования средней скорости ветра и температуры января (рис. 6 и 7) видим, что снег с крыши ветром сдуваться не будет, тем более, что это не позволяет сделать и уклон крыши, превышающий 12°. Следовательно, коэффициент учитывающий сдувание снега будет равен с=1. Таким образом, получаем окончательные величины снеговых нагрузок по формулам:

Qр.сн=Q×µ×c=180×1,25×1=225 кг/м² — для первого предельного состояния (на прочность)
Qн.сн=0,7Q×µ×c=0,7×180×1,25×1=157,5 кг/м² — для второго предельного состояния (на прогиб)

По карте районирования ветрового давления (рис. 9) определяем, что давление ветра на крышу будет составлять Wо=32 кг/м², а коэффициент k(z)=0,65, для местности типа Б. Далее по рисунку 10 определяем, что на скаты крыши будет действовать подъемная сила уменьшающая давление ветра, эта величина характеризуется несколькими коэффициентами с. Однако мы эти понижающие коэффициенты использовать не будем, поскольку нам достоверно неизвестно какой из скатов будет с подветренной, а какой с наветренной стороны, поэтому примем с=1
Таким образом, получаем нагрузку от давления ветра равную:

W = Wо×k(z)×c=32×0,65×1=20,8 кг/м²

По техническим характеристикам и теплотехническому расчету рассчитываем вес строительных материалов используемых для строительства крыши:

металлочерепица — 5 кг/м²;
обрешетка — 12 кг/м²;
утеплитель — 4 кг/м²;
гипсокартон — 10,6 кг/м²

Собственный вес стропильной системы временно определяем равным 10 кг/м². В последующих расчетах, когда будет определено сечение конструктивных элементов (стропил) нагрузку нужно будет вновь пересчитать с учетом появившихся размеров стропил.

Теперь можно суммировать все нагрузки для расчета по двум предельным состояниям:

Qр=225+20,8+5+12+4+10,6+10=288 кг/м² — для расчета на прочность
Qн=157,5+20,8+5+12+4+10,6+10=220 кг/м² — для расчета на прогиб

Для получения окончательных данных по нагрузкам увеличим их на 10%, умножим на коэффициент надежности 1,1

Qр=288×1,1=317 кг/м² — для расчета на прочность
Qн=220×1,1=242 кг/м² — для расчета на прогиб

Вот эти цифры и будем использовать для дальнейших расчетов.

Пример приведения нагрузок действующих на 1 м² к нагрузкам действющим на 1 пм.

Дано: для двух типов предельных состояний имеем нагрузки Qр и Qн действующие на 1 м² крыши равными 317 и 242 кг/м². Шаг стропил b=1,2 м.
Решение.
Нагрузку нужно умножить на шаг установки конструктивного элемента ( в данном случае, шаг стропил).

qр=Qр×b=317 кг/м²×1,2 м=381 кг/м
qн=Qн×b=242 кг/м²×1,2 м=291 кг/м

Те же нагрузки, шаг стропил b=0.8 м

Решение.
qр=Qр×b=317 кг/м²×0,8 м=254 кг/м
qн=Qн×b=242 кг/м²×0,8 м=194 кг/м

Те же нагрузки, шаг стропил b=1 м

Решение.
qр=Qр×b=317 кг/м²×1 м=317 кг/м
qн=Qн×b=242 кг/м²×1м=242 кг/м
Аналогично определяются нагрузки и на другие конструктиыные элементы крыши, например, на прогоны, бруски или доски обрешетки.

Источник: «Конструкции крыш. Стропильные системы» Савельев А.А.

Оставляя комментарий Вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности

Источник