Comment calculer le système de fermes de toit

Le système de toit en pente est le plus populaire parmi les promoteurs privés. La surface inclinée assure un drainage efficace de l'eau et de la neige, de sorte que la saleté et les débris ne restent pas dessus. Dans le même temps, cette conception a une structure assez complexe. La condition principale pour sa stabilité, sa résistance et sa durabilité est le calcul correct du système de chevrons. Il s'agit d'une procédure pour laquelle vous devez disposer de nombreuses données différentes concernant les propriétés du matériau de fabrication, la forme du toit et les conditions climatiques. Vous pouvez calculer vous-même les chevrons. Pour ce faire, il n'est pas nécessaire de contacter une firme de design, mais vous devrez y consacrer beaucoup de temps. Les erreurs dans un sens ou dans l'autre sont lourdes de conséquences désastreuses pour le bâtiment et de risques pour la santé de ses habitants.

Classification des charges sur le système de chevrons

Le cadre de pignon le plus simple se compose des parties suivantes :

• chevron - est l'élément principal sur lequel l'isolation, l'imperméabilisation et le lattage sont installés;
• Mauerlat - une barre puissante posée sur les murs extérieurs comme arrêt pour les chevrons;
• lattage - lattes sur lesquelles la toiture est posée;
• run - une barre qui assure la stabilité longitudinale des fragments de roulement;
• lit - prend une partie de la charge des racks au Mauerlat;
• crémaillère - supports verticaux redistribuant la pression des chevrons entre le lit et le Mauerlat;
• jambe de force - conçue pour soutenir la jambe du chevron et l'empêcher de s'affaisser sous la pression verticale.

Pour calculer correctement les chevrons, vous devez vous familiariser avec les composants de la charge qui affectent n'importe quel toit.

Classification des facteurs externes affectant les structures de chevrons :

• De base. Ils sont subdivisés en permanents et à long terme. Les constantes incluent le poids du cadre lui-même, l'isolation, l'imperméabilisation, le film de membrane et les attaches. Longue durée - Le poids de la neige qui repose sur les surfaces pendant plus d'une heure. De plus, les pentes sont stressées par l'eau qui y coule lors d'un orage intense.
• Supplémentaire. Cela implique l'influence sur la structure d'un volume important de glace, de fortes rafales de vent et le poids des artisans en cours de travaux d'installation et de réparation.
• Force majeure. Les facteurs extrêmes de courte durée sont pris en compte. Ceux-ci incluent une explosion, un ouragan, un tremblement de terre ou un glissement de terrain, un incendie.

Pour calculer le système de chevrons d'un toit à deux versants, on prend des valeurs aussi proches que possible de la limite. Sur la base de la comparaison des données obtenues, la section transversale des chevrons est calculée, le calcul du pas des chevrons, la hauteur et la pente du toit sont définis.

Charges de toit et formules pour leur calcul

La collecte des charges sur le toit est un processus dans lequel un certain nombre de données d'entrée sont nécessaires pour obtenir les conditions du problème. Ils sont calculés expérimentalement ou tirés de statistiques.

Les types de charges suivants sont pris comme base :

• Neigeux. Obtenu à partir des pièces jointes de la carte. Les informations dans les tableaux sont saisies en fonction des résultats moyens d'observations à long terme. Pour les toits avec une pente jusqu'à 25º, la charge est comprise entre 80-560 kg / m² pour les régions de neige des catégories I-VIII avec un pas de 80. Avec une pente de 30-55º, un facteur de réduction de 0,5-0,7 est introduit.
• Vent. Ces données sont également obtenues à partir de tableaux de référence remplis d'informations statistiques.Le calcul est effectué en kgf/m² pour les zones climatiques et les types de terrain. La charge est de 17-85 kgf / m² pour les types de terrain I-VIII. Influence le résultat et la hauteur du bâtiment. Plus il s'élève au-dessus du sol, plus le coefficient est élevé, qui est de 0,75-1,25 pour les maisons de 5 à 15 m.
• Le poids de la toiture est l'un des facteurs déterminants et est déterminé dans le poids d'un mètre carré de la couverture, en tenant compte des superpositions et des coutures technologiques. Le poids spécifique, ainsi que la pression du matériau, est en kg/m² : carreaux souples - 12, carton ondulé - 5, carreaux céramiques - 50, ardoise - 13, bitume - 6, ardoise - 45, feuillure - 6. Le poids total est déterminé en multipliant le poids spécifique par surface totale.
• Poids du sous-plancher et des lattes. La base du toit n'affecte pas particulièrement la résistance du cadre et est aussi légère que possible afin de réduire les coûts de matériaux et le poids du cadre. Le poids moyen du lattage est de 15-25 kg/m². Cet indicateur est déterminé par l'angle du toit et le type de structure. Dans le cas d'un schéma en treillis, c'est minimum, et avec une base solide, c'est maximum.
• Poids d'isolation. La mousse et la mousse de polyuréthane les plus courantes aujourd'hui sont si légères qu'elles sont prises en compte lors de la conception de structures complexes pour une exploitation dans des conditions difficiles, où littéralement chaque kilogramme compte. L'isolant pèse en moyenne 10-20 kg/m². Le plus lourd, mais aussi efficace, est la laine de basalte.
• Le poids du système de chevrons. Il n'y a pas d'alternative au bois, c'est pourquoi du bois de pin et d'épicéa léger et durable est utilisé pour assembler le cadre. L'utilisation d'essences de bois de valeur n'est justifiée que dans un climat humide, en particulier dans les régions côtières du pays. En fonction du matériau choisi, le poids du système de chevrons est calculé selon la norme 10-20 kg/m².
• Poids des ouvriers effectuant des réparations. Compte tenu des particularités de l'installation ou de la réparation de la toiture, pas plus de quatre personnes de chaque versant peuvent être sur la toiture en même temps. Dans ce cas, la pression est exercée non seulement sur toute la surface, mais également ponctuellement - séparément sur chaque pièce d'appui. Par conséquent, la charge des constructeurs est considérée comme maximale et est calculée dans la plage de 80 à 120 kg / m², en fonction de la construction du réparateur.
• La capacité portante du matériau dépend de facteurs tels que le type et le type de bois, sa section (hauteur et largeur du bois), le degré de séchage et de traitement avec des fluides spéciaux.

Afin de calculer le besoin en matériau et d'établir un dessin compétent du système de chevrons, vous devez trouver des données fiables, les résumer, puis les réduire en une seule formule. Dans le même temps, chaque nuance compte dans le projet - l'angle du toit, la fréquence d'installation, la longueur et l'épaisseur des chevrons.

Calcul de la section transversale de la jambe de chevron et serrage

Lors de la conception d'une charpente pour une toiture, les charges ultimes sont prises en compte entre le début de la déformation de la structure jusqu'à sa destruction complète. Le type et le degré de pente sont d'une grande importance pour le calcul correct de la configuration de la charpente du toit. Dans chaque cas, plusieurs forces agissent sur le revêtement à la fois.

Les tables disponibles dans SNIP doivent être utilisées pour calculer les paramètres suivants du système incliné :

1. Léger angle de pente (toit en pente). Lorsqu'elle est inférieure à 25º, la gravité des panneaux, de l'isolant et de la charpente elle-même agit davantage sur les chevrons. Dans ce cas, la charge du vent a tendance à soulever le toit et à l'arracher au Mauerlat. Avec une structure plate, un affaissement de pas plus de 0,05 % est autorisé et la longueur des chevrons doit être minimale. La stabilité requise est obtenue en réduisant la taille du surplomb et une fixation supplémentaire aux murs de la maison.
2. Un toit escarpé avec une forme complexe. Ici, la pression de flexion des chevrons est minime, car ils sont situés à un angle par rapport aux structures horizontales. Mais la structure subit une pression beaucoup plus importante des masses d'air, qui tendent à la renverser. La soi-disant voile est le principal ennemi des toits pentus.

Pour calculer la longueur et la section des chevrons, en fonction de la portée, vous devez utiliser les tableaux suivants :

• Épaisseur du manteau neigeux. Compte tenu des changements climatiques, il faut se concentrer sur le maximum d'indicateurs historiques. Vous pouvez obtenir les informations dont vous avez besoin auprès de votre bureau hydrométéorologique local ou d'un organisme gouvernemental.
• Température moyenne annuelle. Vous devez faire plus attention à la période hivernale. La possibilité de fortes pluies suivies d'un refroidissement ne peut être exclue. De tels phénomènes conduisent à la formation de glace et à l'accumulation d'une grande quantité de neige sur le toit. C'est ce qui provoque le plus souvent la destruction des chevrons.
• Rose des vents. Les courants d'air ont un fort effet de pelage ou vertical sur le revêtement. La direction du vent doit également être prise en compte afin de donner au toit la configuration et l'emplacement les plus aérodynamiquement optimaux par rapport aux points cardinaux.
• Résistance (degré de flexion) du bois. Dans la plupart des cas, l'épicéa et le pin sont utilisés. Le mélèze et le cèdre sont plus durables, mais beaucoup plus lourds et plus chers, ils ne sont donc pratiquement pas utilisés. Le 1er grade d'épicéa et de pin résiste à une charge de 140 kg / cm2, le 2e grade - 130 kg / cm2 et le 3e grade - 85 kg / cm2. De là, on peut comprendre qu'il ne vaut pas la peine d'économiser sur les matériaux.
• Poids des matériaux de construction. On parle de caisse, d'isolant, d'imperméabilisation et de membrane. Si un grenier est réalisé, le poids de la décoration intérieure du plafond et des murs, qui sont fixés au système de chevrons, est pris en compte.

Sur la base de la comparaison des données, des calculs des besoins en matériaux sont effectués et une estimation est effectuée pour l'aménagement du toit.

Ce document comprend les points suivants :

• mauerlat;
• fermes de toit;
• lattage;
• contre treillis;
• s'allonger;
• étagères;
• les soutiens;
• chapes;
• s'exécute ;
• entretoises;
• nœuds d'avant-toit du surplomb du toit, sorties de fronton;
• interface avec les tuyaux, les cheminées et les conduits de ventilation ;
• structures pour fenêtres de toit ou de ventilation;
• attaches.

Le devis doit être calculé avec une réserve de 10-15% pour les erreurs, rognages, pertes lors du transport, stockage, réalisation des travaux de levage.

Comptabilisation de la carte climatique de la région

Même les matériaux les plus fiables ont une certaine marge de sécurité. Des forces de différentes directions agissent sur les chevrons. D'une part, il s'agit du poids de l'ensemble de la structure moins la masse des pièces de support elles-mêmes. À la pression verticale s'ajoutent des masses de neige et des ouvriers qui peuvent réparer la chaussée, installer diverses structures sur le toit comme une antenne, une girouette ou un mât de drapeau. Ici, vous devez vous référer à la section des cartes climatiques relatives aux précipitations.

D'autre part, l'effet de la température sur tous les éléments de toiture ne peut pas être sous-estimé. Un refroidissement et un chauffage puissants entraînent leur déformation. Cela devient la raison des écarts des structures porteuses par rapport aux axes technologiques, ce qui affaiblit considérablement leur capacité portante. Le moyen de résoudre le problème consiste à augmenter l'épaisseur des chevrons conformément à la section température du tableau technologique.

Il ne faut pas oublier que le principal danger pour les grandes toitures est le vent. Des informations sur la direction et la vitesse de déplacement des masses d'air peuvent être trouvées dans chaque atlas, où des informations climatiques détaillées sont disponibles pour chaque région.

Codes du bâtiment

Conformément aux dispositions du SNIP II-26-76, le pas et la section des chevrons sont déterminés par calcul, en fonction des charges existantes. La taille des marches et la forme des chevrons sont déterminées selon les tableaux figurant dans le document.

Il se compose des rubriques suivantes :

1. Dispositions générales.
2. Normes et règles de construction (devoirs des fonctionnaires impliqués dans l'élaboration et la mise en œuvre du projet).
3. GOST pour la construction - règles pour les travaux de conception, caractéristiques de construction pour chaque région.
4. Règles pour l'exécution, la livraison et la réception des travaux. Tous les éléments nécessaires à la mise en œuvre.

En suivant les exigences spécifiées dans l'acte normatif, vous pouvez élaborer un projet qui ne sera pas bien inférieur à un document de professionnels.

Exemples de calcul de systèmes inclinés

La base de la résistance et de la fiabilité de la charpente du toit est la définition correcte de la section et de l'inclinaison des chevrons. La configuration de l'isolation doit également être prise en compte. Pour les matériaux en rouleaux et en carton, la distance optimale correspond à leur largeur. Pour la Russie centrale, avec une longueur de pente de 500 cm et un pas de chevron de 60 cm, une barre d'une section de 50 × 175 mm est prise et avec une augmentation de l'intervalle - 50 × 200 mm. Cependant, ces recommandations sont relatives, vous devez connaître tous les coefficients à l'avance et les appliquer dans la pratique.

Vous pouvez calculer les paramètres du système de chevrons à l'aide de la formule avec des données pré-collectées :

1. Charge de neige : S calc = 199 kg/m² × 1,4 = 278,6 kg/m².
2. Charge de vent : Wcalc = 28,02 kg/m² × 1,4 = 39,23 kg/m².
3. Charge permanente : Gcalc = 53,11 kg/m² × 1,1 = 58,42 kg/m².

Il reste à introduire les coefficients de résistance du toit à un angle de 35 degrés avec une pente de chevron de 900 mm à partir de pin de grade I, jusqu'à une crête de 7 m avec du carton ondulé comme matériau de couverture. Le résultat sera le suivant: chevrons d'une section de 125x200 mm.