Двускатная кровля по плитам перекрытия: конструкция

Уважаемые участники форума, а в частности специалисты по стропильным системам. Помогите, пожалуйста, с конструкцией двускатной крыши.
Исходные данные:
- дом в 2 этажа, внешние стены 300мм, внутренняя несущая 400, из блока.
- все перекрытия плитами по армопоясу (4 прутка 12мм арматуры) с заливкой по периметру плит бетоном с арматурой (2 прутка 12мм).

По проекту была 4-скатная крыша, но очень хочется двускатную, с возможностью использовать её в дальнейшем как небольшую мансарду.
Планируется высота крыши в коньке - 3,5 метра, угол наклона получается 35 градусов.

Изучив множество литературы было принято следующее решение:
- покрытие из металлочерепицы
- стропила 50х200
- шаг стропил 60см
- коньковый брус 150х150 (или какой-то другой?), опора концами на фронтоны. Стропила над брусом соединяются пластиной стык в стык и уголками к коньковому брусу.
- лежень по центральной несущей стене 150х100
- стойки под коньковый брус 150х150 с шагом 2,5 метра (или 2 метра?).
- мауэрлаты по внешним стенам 150х150 (или хватит 150х100?), стропила к мауэрлатам закрепляются через уголки.
- затяжка (ригель) на высоте 2,2м от перекрытия из доски 50х200, в местах пересечения со стойками будет к ним закреплена.

Вопросы такие:
1. Достаточно ли такой конструкции кровли? По подсчетам вроде как прогиб стропил слишком большой, правда в калькуляторе не учитывается затяжка.
2. Часто встречаю варианты, где установлены подкосы, действительно ли они нужны при такой длине стропил? Хочется использовать по максимуму пространство под крышей.
3. Если всё-таки длина стропил слишком большая и нужно избежать их прогиба, то может лучше ближе к внешним стенам по плитам положить лежень, прикрутить его к плитам и установить упоры? - на картинке выделено красным цветом. В данном случае единственное, что у меня вызывает вопрос, так это не слишком ли будет большая нагрузка на плиты от упоров? Для лестницы на чердак будет промежуток шириной в 2 плиты в перекрытия.

Какой вариант имеет право жить?

 

По теории, если длина пролета от лежня, на который через стойки опирается конек, до мауэрлата составляет до 5 метров, то можно обойтись без подкосов. У меня же длина пролета составляет 4,93 м. Однако не указано какие при этом должны быть стропила.
По программе 50х200 не проходят, а 50х250 уже подходят.
Уважаемые специалисты, будьте добры подскажите, правильно ли я всё считаю?

 

Почти правильно, только:
- шаг стропил берется по их осям, значит ставим шаг 0,63
- снеговая нагрузка не собирается, а берется для своего региона, т. е., для Обнинска ставим 180 кг/м2 (а не 201...)
- утеплитель считается, так же как и снег - проекция его толщины на м2. Например, если утеплитель плотностью 30кг/м3, то вес 1 м2 при толщине 20 см. = 30/5=6 кг. Вот эту цифру и ставят в графу "Утепление (манс)".

P. S. Если какой то показатель (прогиб или напряжение) чуть не доходит до требуемого (например 0,95-0,98), то этим можно пренебречь, т. к. в таблице заложен "запас". Не помню сколько %...

 

Благодарю за ответ!
Хотелось бы вот еще что уточнить.
- чтобы утеплитель плотно лежал между стропил расстояние между ними должно быть 58см, а значит если брать по осям стропил, то в программе надо поставить шаг 0,61
- в поле снеговой нагрузки я еще добавил нагрузку от ветра, т. е. 180 кг/м2 + 21 кг/м2. (там тоже какое-то значение из таблицы умноженное на коэффициент в зависимости от высоты дома и его расположения - поле или спальный район).
- с утеплителем понятно, спасибо за метод расчета!

Т. е. если я правильно понял, то можно обойтись без подкосов и опорных стоек, при условии что стропила будут 70х200 или 50х250?

А имеет ли смысл ригель крепить к коньку для устранения его прогиба? (на картинке изображен синим цветом). Или может еще вообще выше к коньку поднять?

 

После сообщения рабочим и прорабу о том что им придется тягать на крышу стропила 50х250 они были весьма опечалены и конечно требовали за это дополнительной оплаты и настаивали на варианте со стропилами 50х200 и лежнем по плитам и опорными стойками (как на рисунке в начале темы). Но на вопрос выдержат ли плиты естественно разводили руками.

Решил посчитать какая будет сила давления на 1м2 от этих стоек через лежень, но к сожалению не понимаю где в таблице указано давление от этой опорной стойки.
Кто-нибудь может подсказать? Заранее благодарю за помощь!

 

@TuTaH, вертикальная нагрузка на стойку, определена в 601,81 кг.

 

@sharken, спасибо за объяснение!

Что-то большое давление от каждой стойки выходит. Получается на каждой плите в среднем по 2 стойки будет через лежень. Несущая способность плиты 800 кг/м2, длина плиты 4,8м. Поидее она должна выдерживать вес 800*4,8 = 3840 кг. Но от стоек то получается точечная нагрузка, вроде как.

Может кто-нибудь сказать выдержат ли плиты?

 

@TuTaH, нагрузку на квадрат надо на площадь и умножать, а Вы на длину умножили. Отминусуете от резултата вес плиты, получите несущую. Точечная, при коэффициенте 1,2, будет 960 кг/м2. Бесплатные калькуляторы- вспомогательное ПО для быстрых прикидок. Поэтому к резултатам относться осторожно надо.

 

@sharken, спасибо! А откуда берется этот самый коэффициент 1,2? А если две стойки на плите получается, то уже 601,81 х 2 = 1200 кг/м точечной?
Забыл сказать, что ширина плит 1м, поэтому и площадь я брал 4,8м2. Насколько я знаю, в характеристиках уже указывается 800 кг/м2 за вычетом собственного веса.

 

@TuTaH, 1,2 коэффициент для жилых. Две стойки, это две точечных нагузки по 600.

 

@sharken, спасибо! С коэффициентом надежности для точечной нагрузки разобрался.
Предположим, что 2 стойки будут опираться на лежень в пределах одной плиты. Площадь опирания лежня на каждой плите получается 0,15 м2 (0,15м х 1м). Выходит что на эти 0,15м2 будет приходится давление 600х2=1200 кг.
Опирание через лежень площадью 0,15м2 считать точечной нагрузкой или распределенной?

 

@TuTaH, распределенной. Лежень и сам противиться нагрузке будет, и передавать на соседние плиты.

 

@sharken, спасибо!
Так значит распределенной нагрузку от лежня брать 1200кг (т.к. 2 стойки опираются на этом участке плиты) или 600кг?
1200 не проходит, 600 проходит, тем более что сам лежень будет находиться не на середине плиты.

 

@TuTaH, есть расчет по изгибающему с учетом расстояния от края плиты.

 

@sharken, нашел только формулу для расчета максимального изгибающего момента.
По ней получается, что плита выдерживает (800х4,5^2)/8 = 2025 кг/м.

Я тут подумал, раз 50х250 тягать тяжело, то может просто использовать сдвоенные из 50х200? Там используется какой-либо коэффициент для сдвоенных стропильных ног? Правда перерасход материала получается очень большой

А для чего используется вообще верхняя затяжка (ригель) при наслонных стропилах? Для общей устойчивости стропильной системы или предотвращает сжатие стропил при прогибах?