Планирование будущего облика крыши дома практически всегда упирается в проблему проверки спроектированной стропильной системы на прочность, жесткость и устойчивость. Очень красивые и изящные на бумаге четырехскатные, шатровые, ломаные, вальмовые и полувальмовые конструкции на практике требуют от застройщика знаний и понимания того, как рассчитать вальмовую крышу наиболее понятным и доступным способом. Чем сложнее и замысловатее компонуется кровельная конструкция, тем сложнее рассчитать ее характеристики и получить достоверный результат.
Что значит правильно рассчитать крышу
Существует несколько основных методик, позволяющих рассчитать вальмовую крышу дома с относительно небольшой погрешностью. Все они широко используются в повседневном проектировании и многократно проверены на практике. Для частного застройщика-непрофессионала можно использовать три способа, позволяющие рассчитать параметры кровли, владея знаниями в пределах школьного курса математики:
- Табличный способ расчета, самый любимый и широко используемый в проектировании вальмовых и любых других стандартных кровельных схем. Он позволяет рассчитать основные параметры конструкции кровли, используя табличные данные, сведенные в справочники и методички;
- Рассчитать параметры на основании тригонометрических формул и простейшей модели вальмовой крыши. Графическим построением и вычерчиванием будущей вальмовой конструкции в увеличенном масштабе можно получить все необходимые сведения о параметрах кровли простым измерением;
- Использование готовых программ и онлайн калькуляторов. Сделать подобный объем работы вручную, рассчитать прочность и геометрию крыши без базового образования и подготовки другим способом практически невозможно.
Специализированных программ существует превеликое множество, и нередко правильно подобрать правильный программный комплекс на сегодня значительно сложнее, чем рассчитать с его помощью геометрию вальмовой крыши.
К сведению! Полноценные программные комплексы обладают высокой гибкостью настройки и позволяют рассчитать самые сложные варианты, например, сделать расчет вальмовой крыши с эркером.
Как и с любой другой программой, при работе с АСПСК нужно понимать суть расчетов, при необходимости уметь выполнить проверочный расчет угла вальмовой крыши с помощью школьных тригонометрических формул. На сегодняшний день практически все более-менее сложные расчеты выполняются с применением всего трех основных методик. Даже опытные и уверенные в своих силах инженеры-проектировщики и архитекторы предпочитают выполнять расчет четырехскатной вальмовой крыши с обязательной перепроверкой, что называется, «на бумажке».
Что такое вальмовая крыша, и почему нужно ее рассчитать
Вальмовая схема на сегодняшний день применяется в 90 случаях из 100 при строительстве новых и ремонте старых домов. Четырехскатная крыша, вальмовой или полувальмовой схемы, обладает целым радом преимуществ:
- Конструкция получается достаточно компактной, с хорошей устойчивостью к горизонтально ветровой нагрузке, давлению дождевой воды и снеговых пластов;
- Вальмовая кровельная схема позволяет снизить до минимума потери тепла через кровельное покрытие и ликвидировать затекание воды через фронтоны, чем нередко страдают двухскатные кровельные схемы;
- Вес стропильного каркаса и кровельного материала вальмовой крыши меньше, чем у традиционных двухскатных конструкций, но стоимость работ по сборке и обустройству значительно выше.
Если рассчитать крышу по всем правилам, стоимость обустройства кровли лишь ненамного превысит традиционные односкатные и двухскатные конструкции. В результате, потратив некоторые ресурсы на то, чтобы рассчитать оптимальные параметры вальмовой крыши, можно максимально оптимизировать затраты, и одновременно получить наиболее прочную, теплую и долговечную кровельную конструкцию.
Особенности применения различных методик расчета вальмовой крыши
Кроме прочности и устойчивости конструкции, немаловажной информацией является расход материалов, прежде всего дорогостоящих, длинномерного бруса и бревен, утеплителя и кровельного покрытия. Прежде чем рассчитать выбранный вариант на жесткость и прогиб стропильных балок, выполняют предварительный выбор и расчет угла вальмовой крыши. От данного параметра зависит:
- Подбор высоты конька и характер кровельного материала, планируемого к использованию в конструкции вальмовой кровли;
- Опираясь на значение угла и кровельный материал, можно выполнить расчет площади вальмовой крыши и размер силовых элементов.
Зная параметры кровли, элементов стропильного каркаса, несложно будет рассчитать общий вес вальмовой конструкции и стоимость материалов. Можно рассчитать затраты на возведение крыши и величину давления на стены и фундамент здания.
Простейший расчет геометрии вальмовой крыши
Для предварительного расчета каркаса вальмовой кровли можно использовать упрощенную модель, приведенную на рисунке ниже.
В качестве исходных параметров принимаем размеры основания кровли или коробки здания. Перед тем как рассчитать площадь вальмовой крыши, необходимо решить вопрос угла наклона. Обычно заказчик предлагает несколько вариантов кровельного покрытия, для каждого из них существует свой оптимальный угол наклона. Вторым фактором, который необходимо знать, чтобы правильно рассчитать несущую способность крыши, является максимальная толщина и вес снегового покрова. Для более высоких широт угол вальмовой крыши выбирают не менее 30 о и даже 45 о, что позволяет не учитывать давление снежной массы на стропила.
Важно! Упрощенная модель шатровой крыши может использоваться для того, чтобы рассчитать любую вальмовую конструкцию. Например, для расчета площади классического варианта крыши с двумя короткими вальмами и двумя удлиненными вальмовыми скатами достаточно добавить к площади шатровой кровли величину поверхности прямоугольников скатов, образованных коньковой балкой и длинной рядовой стропильной ногой.
После выбора угла необходимо рассчитать конек вальмовой крыши, сделать это несложно, по формуле синуса или тангенса угла прямоугольного треугольника. Используя тригонометрические формулы, можно рассчитать длину рядовых и угловых стропил, но на практике чаще всего размеры отдельных элементов стропильного каркаса просто пересчитывают по коэффициентам из таблиц. Зная угол наклона и длину рядового стропила, можно рассчитать угловые и промежуточные значения.
После того как стали известны предварительные значения размеров конька, наслонных и рядовых стропил, необходимо составить точный чертеж вальмовой крыши, на котором графическим способом можно рассчитать и точнее измерить получившиеся детали дополнительных силовых элементов. Таким способом выполнялся расчет деревянных остовов кораблей, мостов, сложные конструкции зданий из камня и дерева на протяжении нескольких веков, пока не появились современные математические методы.
При использовании достаточно маленького масштаба, примерно 1:7 или 1:10, можно графическим методом рассчитать на готовом чертеже абсолютно все детали вальмовой крыши. Как ни странно, но точность такого расчета лишь немногим превышает стандартную величину, принятую для рядовых инженерных расчетов. Тем более, при составлении деталировки и расчете размеров заготовок под конкретные детали, например, под стропильные балки или подкосы, длину и сечение выбирают с требуемым припуском на обрезку или шлифовку поверхности бруса.
Только после прорисовки чернового чертежа конструкции можно приступать к выполнению самого ответственного этапа - проведению расчета на прочность и жесткость, или чаще всего - максимальную величину прогиба стропил, коньковой балки, свесов и других элементов конструкции. Проще всего рассчитать параметры крыши, используя готовую программу.
Методика расчета вальмовой крыши с помощью программ
В простейшем случае выполнить проверку и рассчитать предварительные сведения и характеристики вальмовой крыши можно с помощью онлайн калькулятора. Компании, предоставляющие онлайновые программные комплексы, используют готовые модули, в которых заложены основные требования строительных норм и правил «Нагрузки и воздействия», а также определяющие положения ТКП 45-5.05-146-2009. Правда, рассчитать такой калькулятор сможет лишь наиболее простой вариант вальмовой крыши.
Для расчета потребуется ввести лишь ограниченный набор основных сведений о конструкции кровли:
- Размеры основания или мауэрлата крыши;
- Угол наклона скатов;
- Длину торцевых и боковых свесов;
- Материалы для изготовления несущих элементов и кровельного покрытия;
- Шаг стропильных ног и обрешетки;
- Данные о ветровой и снеговой нагрузке для конкретного региона.
На выходе калькулятор программа выдает достаточно большой объем информации. Прежде всего, проверяется соответствие заложенного угла наклона стропил выбранному материалу для кровельного покрытия. Вторым пунктом программа попробует рассчитать площадь кровли с учетом свесов и общую нагрузку на стропильную систему по заданным углам наклона вальмы и боковых скатов, отдельно для чистого кровельного материала и отдельно под максимальным слоем снега.
На втором этапе выдаются параметры стропильной системы:
- Длина вальмовых, угловых и рядовых стропил;
- Количество стропильных ног на каждой части вальмовой крыши;
- Общий вес стропильного каркаса и рекомендуемое сечение для каждой из стропил.
В результате работы программы можно дополнительно узнать объем пиломатериалов и площадь кровельного покрытия. Полученные данные позволяют рассчитать затраты и стоимость материалов на изготовление крыши. В некоторых калькуляторах можно получать несколько вариантов расчетов, но чаще всего рассчитывать наиболее дешевый и прочный вариант приходится самостоятельно. В среднем, для получения наиболее оптимальной схемы наклона и размеров стропил, приходится отработать не менее 30-35 различных вариантов. К стоимости обычно добавляют 10-12% на издержки, связанные с подготовкой к стройке и доставкой к месту строительства.
Заключение
Существенным недостатком таких калькуляторов является упрощенная схема, по которой приходится рассчитывать параметры вальмовой крыши. Простая онлайн программа не дает ответа на основной вопрос — насколько устойчивым и жестким будет каркас, и какова будет величина максимального прогиба стропил и обрешетки в самых неблагоприятных условиях нагружения. Поэтому сложные варианты кровельных конструкций лучше всего рассчитывать с помощью специализированных программных комплексов АСПСК.
Онлайн-калькулятор вальмовой крыши поможет вам рассчитать количество материалов, необходимых для строительства крыши данного типа при заданных размерах. Также здесь вы сможете рассчитать необходимый объем изоляционного материала и обрешётки. Введя исходные данные, вы сможете узнать допустимую максимальную нагрузку и соответствующие ей размеры сечений стропил.
Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП «Нагрузки и воздействия» и ТКП 45-5.05-146-2009.
Конструкция вальмовой крыши включает четыре ската и четыре диагональных стропила между ними (так называемые рёбра). Эта конструкция получила название от треугольной формы торцов крыши (вальм). От обычной двускатной крыши вальмовая отличается более сложной конструкцией.
Существует также полувальмовая конструкция крыши. В ней скаты не доходят до карниза и имеют меньшую длину.
Использовать для возведения вальмовой крыши можно практически все современные кровельные материалы. При их выборе руководствоваться стоит эксплуатационными характеристиками, климатом вашей местности и вашими эстетическими предпочтениями.
Заполняя поля калькулятора, вы можете свериться с дополнительной информацией, появляющейся при наведении на иконку вопроса.
Внизу этой страницы вы можете оставить свой отзыв, задать вопрос разработчикам или предложить идею по улучшению калькулятора.
Разъяснение результатов расчетов
Угол наклона крыши
Под этим углом расположены боковые и вальмовые стропила крыши. Их углы равны, так как рассматривается вариант строительства классической (симметричной) вальмовой крыши. Калькулятор проинформирует, соответствует ли угол нормам по выбранному вами кровельному материалу.
Высота подъема
Расстояние от конька крыши до основания крыши.
Длина конькового бруса
Длина конька крыши, расположенного между вальмовыми скатами.
Площадь поверхности крыши
Суммарная площадь кровли (включая свесы обозначенной длины). Это значение используется для расчета необходимого количества кровельных и изоляционных материалов.
Примерный вес кровельного материала
Предположительный вес кровельного материала, требуемого для отделки всей площади крыши.
Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом
Требуемое количество рулонов изоляционного материала, размером 15х1 метров для покрытия крыши. 10% нахлест учтен.
Нагрузка на стропильную систему
Максимальная нагрузка, приходящаяся на стропильную систему. В расчетах учитывается общая масса кровельной системы, особенности конструкции крыши, а также снеговые и ветровые нагрузки выбранного вами региона.
Длина боковых стропил
Длина боковой стропильной ноги, включая свес. Длина вальмовой стропильной ноги будет такой же, если свесы будут равны.
Длина диагональных (накосных) стропил
Длина диагонального стропила, являющегося ребром между боковым и вальмовым скатом. Всего потребуется четыре диагональных стропила.
Количество боковых и вальмовых стропил
Суммарное число стропил, нужных для обустройства стропильной системы крыши, за исключением четырёх диагональных (угловых) стропил.
Минимальное сечение стропил, Вес и Объем бруса для стропил
В таблицах представлены рекомендуемые размеры сечений стропил (по ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород). В расчетах участвует кровельный материал, площадь крыши, ее конструкция, а также учитываются оказываемые нагрузки. В соседних столбцах отображается общий вес и объем стропил, необходимых для строительства всей крыши.
Количество рядов обрешетки
Число рядов обрешётки, необходимых для строительства заданной крыши.
Равномерное расстояние между досками обрешетки
Для равномерного расположения обрешетки следует использовать указанное здесь значение.
Количество досок обрешетки
Здесь указано общее количество досок, необходимых для обрешетки. При расчетах используется стандартная 6-метровая длина доски.
Объем и вес досок обрешетки
Стоимость затрат на обрешетку легко посчитать, зная их объем в кубических метрах. Здесь указан общий объем и вес обрешетки для всей крыши.
Строительство вальмовой конструкции крыши с четырьмя скатами считается одним из наиболее сложных вариантов возведения и обустройства из-за наличия в каркасе многочисленных достаточно непростых узлов сопряжения. До того момента, как начнется строительство стропильной системы, необходимо сделать общий расчет с чертежом, и только после этого станет ясной ситуация, насколько массивной и тяжелой получится конструкция стропил.
Из чего состоит расчет четырехскатной крыши
В любой конструкции четырехскатной кровли, от самой простой, шатровой, до сложной вальмовой крыши ломаного типа, расчет выполняется по одной и той же схеме:
- Выполняется эскизное проектирование вальмовой крыши своими руками согласно замыслу постройки и проектному заданию;
- Разрабатывается основной чертеж вальмовой крыши;
- Выполняется расчет вальмовой крыши, наиболее нагруженных частей каркаса четырехскатной вальмовой кровли;
- Уточняют размеры основных деталей стропильной системы, выполняют деталировочные чертежи отдельных узлов.
К сведению! Только после выполнения расчетов и деталировки можно составлять смету и считать стоимость постройки красивой четырехскатной вальмовой крыши.
В данном случае приведена методика ручного расчета деревянного каркаса и стропильной системы кровли. Способ и основные этапы расчета не представляют особой сложности, выполнить проектирование и разобраться в расчетах вполне по силам даже школьникам. Если человек владеет методикой расчета, то у него есть четкое понимание того, как работает стропильная, коньковая и опорная балка, где находятся наиболее слабые звенья четырехскатной крыши.
Для определения размеров можно воспользоваться любой онлайновой программой или системой автоматизированного проектирования, но иногда оценку прочности и устойчивости приходится делать, что называется, «на ходу».
Устройство вальмовой крыши
Конструктивно классическая четырехскатная вальмовая крыша состоит из двух основных скатов и двух боковых вальм. Для расчета длин и сечений бруса необходимо составить максимально точный эскиз, или лучше — . Используя схемы с различным исполнением углов наклона и высоты крыши, можно прорисовать и просчитать различные варианты компоновки кровли, и главное - определить геометрические размеры наиболее нагруженных деталей каркаса.
Основными элементами конструкции четырехскатной крыши являются:
- Рядовые стропильные балки, формирующие два основных ската. Стропила точно такие же по форме и исполнению, как в обычной двухскатной крыше. Скаты имеют форму равнобедренной трапеции;
- Вальмовые угловые, называемые еще накосными или диагональными стропилами, располагаются в углах каркаса крыши и формируют так называемые вальмовые скаты в виде симметричных равнобедренных треугольников;
- Нарожные стропила, из которых формируется плоскость вальмовых скатов;
- Вертикальные стойки, на которые опираются коньковая балка и все четыре ската.
Кроме того, в конструкции применяется большое количество вспомогательных элементов, призванных увеличить жесткость всего четырехскатного каркаса. Это всевозможные подкосы, распорки, шпренгели, устанавливаемые в качестве опорных элементов стропил, фото.
Самые длинные стропила называются угловыми, наиболее короткие - нарожными.
Расчет параметров каркаса крыши
По условиям задачи необходимо будет, пользуясь чертежами, выполнить оценочный расчет наиболее нагруженных элементов стропильной системы - вертикальной опорной стойки и стропильной балки четырехскатной вальмовой крыши. Кроме того, нужно выполнить расчет их размеров и положение линий запила под опорные поверхности на мауэрлате и коньковом прогоне.
Обычно используются схемы с одинарным коньковым прогоном, как на чертеже, но если подкрышное пространство планируют использовать в качестве чердака или мансардного помещения, в этом случае четырехскатную крышу строят по двухпрогонной схеме. Такой вариант значительно дороже, но позволяет получить более устойчивую и жесткую вальмовую конструкцию в случае постройки кровли с большой поверхностью ската.
Оба варианта четырехскатной крыши используют наслонные стропила с фиксацией стропильных балок на мауэрлате и опорой на коньковом прогоне. Расчет обоих вальмовых крыш выполняется по одной и той же методике.
Для выполнения расчета нам потребуется:
- Определить нагрузки, действующие на каркас вальмовой крыши;
- Проверить на прочность и устойчивость вертикальную опорную стойку;
- Рассчитать прогиб и прочность рядовой и диагональной стропильной балки.
Для выполнения расчета используется упрощенная схема четырехскатной вальмовой крыши, приведенная ниже.
Все элементы каркаса четырехскатной вальмовой крыши условно можно разделить на две группы — балки, в том числе и стойки. Первые работают в условиях прогиба или под действием изгибающего момента. Вторая группа силовых элементов относится к более простым случаям, они работают в условиях линейного сжатия или растяжения. В этом случае расчет несущей способности сжатой стойки определяют из условий статической устойчивости под сжимающей нагрузкой.
Методика расчета устойчивости и прочности вертикальных опор и подкосов
На первом этапе нужно определить прочность вертикальной стойки, исходя из известной величины вертикальной нагрузки. Силу давления на вертикальные стойки вычисляют, как сумму трех составляющих — массы крыши с кровельным покрытием и веса от максимального снегового покрова. Так как скаты расположены под углом, то итоговое вертикальное давление, воспринимаемое крышей, можно грубо принять, как половину веса деревянных конструкций четырехскатной конструкции и массы снега, посчитанной, исходя из площади кровельного покрытия, перемноженной на максимальный вес 1 м 2 снежного покрова кровли для данного региона.
Прочность вертикальной опоры определяют из следующего соотношения:
σ = Р/S ≤ M с , где М с - удельная прочность на сжатие конкретной породы древесины, Р — вертикальная нагрузка под действием веса четырехскатного каркаса и массы снега, в килограммах, S - суммарная площадь поперечного сечения всех вертикальных опор в данной конструкции. Полученная от деления величина не должна быть больше М с, справочного значения, которое можно взять из справочника или СНиПа №II-25-80 . Например, стойка из сухой сосны, сечением в 120 см 2 , выдерживает огромную вертикальную нагрузку почти в 16 тонн, поэтому расчет на прочность не имеет определяющего значения.
Почти всегда расчеты вертикальных стоек выполняют по запасу устойчивости или способности опоры воспринимать усилие без деформации и изгиба.
Для классификации гибкости опоры вводят понятие коэффициента гибкости λ , для куба он равен 0, для большинства реальных деревянных опор его значение может быть от 40 до 100 единиц.
Формула расчета устойчивости длинного деревянного стержня, который представляет собой опора четырехскатной крыши, выглядит так: σ = Р/ φS ≤ M с , где φ — коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно положениям СНиПа №II-25-80 по формуле:
- Для значений λ меньше 70 единиц φ рассчитывают по формуле: φ = 1 - 0,8(λ/100) 2 ;
- При значениях λ больше 70 единиц φ получают: φ=3000/ λ 2 .
Практическое значение φ колеблется в пределах от 0,3 до 0,7.
Проще всего использовать график, позволяющий по зависимости λ - φ и соотношений длины к диаметру опоры получить точное значение φ и выполнить проверочный расчет на устойчивость.
Прочность стропильной балки
Расчет несущих вертикальных опор, как правило, является проверочным, так как в действительности запас прочности и устойчивости стоек, изготовленных из стандартного бруса 100х150 мм, для большинства вальмовых крыш всегда больше, чем требуется в реальности. Намного важнее проверить прочность стропильной диагональной балки, которые нередко ломаются под весом снега из-за недостаточного запаса жесткости.
Для проверки прочности стропильной балки на нагрузку используется стандартная формула — (Р/φS) + (M z /W z) ≤ M y , где:
- Р — суммарная нагрузка от веса конструкции вальмовой крыши, снегового покрова и вертикальной составляющей давления от потока ветра в кг;
- S - размер поперечного сечения в см 2 ;
- W z и M z - момент сопротивления и значение изгибающего момента стропильной балки соответственно;
- M y - справочная величина сопротивления конкретной породы древесины балки изгибающему усилию.
К сведению! При угле наклона менее 27 о, величиной ветровой нагрузки на каркас вальмовой четырехскатной крыши можно пренебречь, но при этом возрастает составляющая от снега и дополнительного веса обрешетки.
Все расчеты на прочность выполняются из предположения, что древесина балки, используемой для стропил вальмовой крыши, не имеет дефектов и повреждений, что на практике не всегда соответствует действительности. Кроме того, доски из разных частей ствола дерева имеют разную прочность, поэтому стропила для четырехскатной вальмовой крыши выполняют составными, в виде пакета из сбитых двух-трех досок 50х150 мм. Расчеты такого стропила по стандартной схеме.
Расчет геометрии элементов вальмовой четырехскатной крыши
Конструкцию вальмовой четырехскатной крыши можно представить в виде пространственного набора прямоугольников и трапеций.
Исходными величинами являются размеры прямоугольника мауэрлата, по которым будет выполняться расчет всех элементов каркаса четырехскатной крыши.
Первоначально нужно рассчитать высоту вертикальных опорных стоек. Для этого используется величина, равная половине длины боковой стены, за вычетом ½ толщины стенки дома S . Зная угол наклона свеса А, легко определяем высоту вертикальной опоры конькового бруса по формуле: Н к =0,5(L bc - 0,5S)*tgА .
Приняв тот факт, что L oq =L do , можем определить:
- Длину горизонтальной проекции угловой стропильной балки по формуле планиметрии L oc = 1.22*L do и, соответственно, размер самого диагонального стропило L ac, используя теорему Пифагора и катеты L oc и H k ;
- Длину конькового прогона, как продольный размер коробки здания, за вычетом удвоенной длины L do , L ak =L cm -2L do .
Кроме собственно размеров каркаса, необходимо выполнить расчет мест запила рядовой и диагональной стропильных балок.
Для этого по нижней кромке доски рядового стропило откладывают полученный расчетом размер H ad , после откладывается ширина мауэрлата под углом наклона ската и выполняется клиновидный запил, как на рисунке.
Заключение
Для грамотного оперирования требуются определенные знания в строительной механике и сопромате, особенно в вопросах прочности и устойчивости конструкций. Тем не менее для простых схем, например, для беседки или сарая, проблемы прочности не столь критичны. Достаточно знать правила геометрического расчета четырехскатной крыши вальмового типа, а для наиболее важных опорных и стропильных элементов использовать брус с увеличенным запасом прочности.
Крыша дома в своем классическом варианте имеет всего два ската и фронтоны по торцам. Более современной и практичной является вальмовая крыша, которая дополнительно имеет скаты по торцам. На сегодняшний день существует очень много разновидностей вальмовой (четырехскатной) крыши, отличающихся своими эксплуатационными характеристиками, площадями и конструкциями. Грамотный, правильный расчет вальмовой крыши сможет обеспечить оптимальный расход строительных материалов. Приведем несколько основных видов вальмовых крыш :
- полувальмовая конструкция, где вальмы закрывают верхнюю часть скатов, прикрывая собой фронтоны;
- шатровая кровля, где все скаты имеют одинаковую форму и площадь, используется для перекрытия зданий с квадратной формой;
- ломаная крыша, состоящая из большого количества скатов различных размеров, скомпонованных под различными углами; данный тип кровли дома возводится только профессиональными монтажниками, имеющими многолетний стаж работы и высокую квалификацию.
Конструкция вальмовой кровли
Рассмотрим основные конструктивные элементы четырехскатной вальмовой кровли :
- коньковый брус (конек), расположен непосредственно по центру кровли и служит основным несущим элементом, к которому примыкают другие деревянные элементы кровельной системы;
- накосные (угловые) стропила, крепятся к коньку одним своим концом, а другим упираются на край здания (в некоторых случаях выходят за него); угловые стропила являются основными несущими конструкциями, воспринимающими основную нагрузку кровли;
- центральная стропильная система, проходящая от конькового бруса по всей высоте скатов;
- промежуточные стропильные элементы, прикрепленные к коньку и скатам; служат для придания стропильной системе жесткости конструкции и повышения её надежности;
- короткие стропила различной длины; данные стропильные элементы не имеют крепления с коньком и примыкают к угловым стропилам под одним и тем же углом.
Основные правила строительства вальмовой конструкции кровли
Строительство вальмовой четырехскатной крыши обязательно должно сопровождаться расчетом и разметкой. Рассчитать вальмовую четырехскатную крышу – это оптимальный способ значительно увеличить экономический эффект при планировании бюджета строительства. Чтобы узнать площадь и длину стропил вальмовой кровли необходимо выполнить следующие операции :
- разметить осевую линию по верхней части карниза с торцов дома (определить место расположения конькового бруса);
- после этого требуется рассчитать половину толщины конька и разметить положение самого первого конструктивного элемента стропильной системы;
- следующим этапом будет использование измерительной рейки, один конец которой укладывают на заранее размеченную линию, а другой на линию боковой стены; с помощью этой несложной операции определяют место установки промежуточного стропила;
- для расчета длины стропильного свеса также применяют измерительную рейку; один её конец устанавливают на внешнюю стену, а другой – на край образовавшегося свеса; следующий по счету элемент системы определяется перемещением рейки по боковой стене и разметкой на ней мест для установки стропил;
- повторяем вышеуказанные действия для остальных трех стен, после чего будут известны места установки всех стропил и конькового бруса.
Приступая к строительству вальмовой четырехскатной крыши, надо запастись терпением. Работу начинают с разметки, учитывающей все основные правила строительства кровли. Использование измерительной рейки значительно облегчает работу, снижает погрешность измерений и увеличивает продуктивность процесса.
В большинстве случаев измерительную рейку изготавливают самостоятельно, для чего используют фанеру или металлические планки шириной приблизительно 50 миллиметров.
Для облегчения проведения расчетов вальмовой кровли, используют специальную таблицу коэффициентов, которая учитывает соотношения уклона крыши дома, длину угловых и промежуточных стропил.
Используя данные таблицы можно быстро выполнить расчет длины стропил и заложить эти цифры в бюджет строительства. Расчет геометрических параметров и площади вальмовой крыши дома выполняется в квадратных метрах. Для повышения точности расчета используют калькулятор, позволяющий более точно и быстро выполнить все математические операции. Зная площадь крыши, производят расчет кровельного покрытия для увеличения эффективности использования денежных средств и оптимизации расходов.
При расчете системы стропил для домов с суровым климатом, используют коэффициенты, учитывающие количество атмосферных осадков и скорость ветра.
Особенности строительства вальмовой кровли
При возведении вальмовой крыши необходимо придерживаться следующих рекомендаций :
- коньковый брус и система стропил изготавливаются из материалов одинаковых по толщине;
- для крепления коротких стропил используют примыкания к угловым стропилам, а не к коньковому брусу;
- вальмовая крыша должна иметь оптимальную высоту, низкая кровля потребует дополнительных опор, а высокая увеличит площадь кровельных материалов;
- длительная служба вальмовой кровли возможна только при использовании в строительстве сухих брусьев из дерева хвойных пород, прошедших предварительную антисептическую обработку.
Варианты укрепления конструкции вальмовой крыши
Площадь кровли и геометрические размеры дома являются определяющими факторами при определении способов укрепления. Основные варианты укрепления :
При строительстве вальмовой четырехскатной крыши берут во внимание, что большая площадь кровли увеличивает не только расход кровельных материалов, но и пиломатериалов, идущих на стропила, обрешетку, мауэрлат и другие элементы конструкции.
Расчет вальмовой крыши: площади и стропил
Расчет стропильной системы вальмовой крыши. Как рассчитать площадь и стропила вальмовой четырехскатной крыши. Основные правила и особенности строительства вальмовой конструкции кровли
Рассчитываем площадь крыши правильно
Правильность проведения расчетов при планировании нового строительства или проведении ремонта позволяют существенно сэкономить на основных и расходных материалах. Кровельный пирог – один из ключевых узлов дома. В процессе его проектирования необходимо знать, как рассчитать площадь крыши, уметь вычислить площадь каждого ее элемента. Для этого существуют специальные компьютерные программы. Но, в отличие от машинного, расчет «вручную» дает более точный результат, поскольку он позволяет учитывать нюансы дальнейшей укладки кровельного материала.
Геометрические формы крыши
Разнообразность геометрических форм верха дома определяет сложность проведения расчета его площади. Наиболее распространенные фигуры скатов:
Выполнить расчет площади кровли довольно просто, если она имеет один, два или четыре склона. Чем больше элементов – тем сложнее, тем больше нужно делать замеров и математических действий.
Расчет можно сделать двумя способами:
- Произвести вычисления, исходя из плана верха коттеджа. На нем обязательно прописываются все линейные размеры каждого ската. Остается только подсчитать площадь каждого элемента и найти их сумму.
- Снять «живые» размеры из уже готовой кровли и произвести математические действия. Этот вариант более точен, поскольку абсолютно точное совпадение реальных габаритов верха и его плана случается очень редко.
В обоих случаях нужно обратить внимание на симметричные скаты. В первую очередь это относится к элементам двух- или четырехскатной крыши.
Расчет площади одно- и двухскатной крыши
Эти два вида самые простые, поскольку скаты односкатного и двухскатного верха дома обычно имеют прямоугольную форму. Подсчет их площади можно выполнить даже без подробного плана. Также довольно легко произвести снятие размеров.
Площадь односкатной крыши равняется площади одного кровельного прямоугольника:
А и В – соответственно ширина и высота склона.
Эти параметры можно найти даже без подъема на высоту. Достаточно узнать длину и ширину дома и добавить к ним свесы верха дома. Далее нужно измерить высоту самого кровельного пирога и по теореме Пифагора вычислить его длину. Теперь можно умножить полученные параметры и получить желаемый результат.
По подобной схеме вычисляется площадь двухскатной крыши. Ее всегда можно представить как две односкатные. Соответственно, и аналогично снимаются размеры этого вида кровли. Если склоны симметричные, можно снять параметры только одного из них. Зная длину можно вычислить площадь фронтона двухскатной крыши, особенно если его планируется облицевать стеновым профнастилом или сайдингом.
Результат для каждого элемента кровли определяется по той же формуле площади прямоугольника:
Узнав площадь обоих элементов, путем обычного их суммирования исчисляется общее значение для двухскатной кровельной поверхности.
Расчет площади шатровой, вальмовой и полувальмовой крыши
Эти варианты кровли имеют более сложную конфигурацию, поэтому чтобы рассчитать площадь мансардной крыши требуется больше времени. Все они четырехскатные, а значит, и измерений нужно провести больше.
Разновидность кровельной поверхности, составленной из двух трапеций и двух треугольников, называют вальмовой. В большинстве случаев ее противоположные стороны равные, а треугольники – равнобедренные. Для такой симметричной вальмовой кровли достаточно вычислить значение только для двух соседних элементов и результат умножить на два. Если размеры каждого из них разные, придется измерять всю крышу.
После проведенных замеров можно вычислить значение для каждого элемента. Для трапециевидных элементов нужно задействовать следующую формулу:
a – ширина по нижнему свесу,
b – ширина по коньку,
Для треугольных элементов применяется формула:
a – ширина ската по нижнему свесу,
h – высота ската.
Ну и, в конце, как и в предыдущих случаях, вычисляется сумма результатов вычисления всех элементов.
Полувальмовая конструкция отличается от вальмовой тем, что у нее вместо трапециевидных элементов присутствуют шестиугольные, нижняя часть которых в форме прямоугольника, а верхняя – трапеции. Соответственно, немного отличается и процесс проведения измерений. В шестиугольном элементе нужно измерить отдельно две его составляющие, и так же отдельно делать вычисления. Формулы можно посмотреть чуть выше в этой статье. Опять же, общая площадь полувальмовой кровли – это сумма результатов расчета всех ее элементов.
Традиционный шатровый верх обустраивается из четырех равнобедренных треугольников. Обычно он симметричный, поэтому осуществлять замеры можно только на двух соседних элементах. Необходимо узнать только высоту каждого из скатов и их ширину по нижнему свесу. Далее по данной чуть выше формуле производится расчет каждого элемента и производится окончательный расчет шатровой крыши.
Расчет площади крыши со скатами со сложной геометрией
Многоскатные кровли с элементами со сложной геометрией уже никого не удивляют. Это так называемые купольные и многощипцевые конструкции. Эти решения для верхушки дома очень привлекательные. Произвести расчет площади крыши такой конфигурации намного сложнее, чем в случае с обычными четырехскатными вариантами. Но точный расчет необходим, поскольку присутствует большое количество скатов, каждый из которых имеет разную форму. Строительство таких конструкций – дело довольно дорогое и малейшая ошибка неизбежно приведет к дополнительному расходу денег и времени.
Основная сложность в процессе расчета многоскатной кровельной поверхности – этап снятия размеров, причем, чем больше элементов в конструкции, тем сложнее сделать замеры. Тут не обойтись без поднятия на кровлю. В любом случае необходимо сделать чертеж крыши и замерить каждый скат. По каждому из них по отдельности необходимо по формулам, приведенным выше, вычислить площадь, потом, суммируя полученные данные, найти общую площадь крыши.
К вопросу расчета площади кровли нужно подходить очень щепетильно. Ведь кровельные материалы довольно дорогие и ошибки в вычислениях приведут к лишним затратам. Нужно помнить, что при покупке кровельных материалов необходимо сделать небольшой запас, поскольку они укладываются внахлест, а он не учитывается при расчете площади крыши.
Расчет параметров четырехскатной крыши
Для расчета потребуется знать длину и ширину основания и угол наклона скатов (предполагается, что угол наклона всех 4-х скатов одинаков). В итоге калькулятор вычисляет длину диагональных (вальмовых) стропильных ног, длину поперечных стропил, высоту крыши в самой высокой точке и площадь поверхности кровли. Детали вычислений находятся сразу за калькулятором.
Расчет 4-х скатной крыши
1) шатровая крыша - основание квадрат, боковые грани - одинаковые, или как сказали бы математики конгруэнтные равнобедренные треугольники (на первом рисунке).
2) вальмовая крыша - основание прямоугольник, две боковые грани - равнобедренные треугольники, другие две грани - трапеции (на втором рисунке).
- Отношение высоты крыши (h) и расстояния от центральной точки основания до ближайшего края крыши (b/2) соответствует тангенсу угла наклона ската. Отсюда, зная угол наклона, можно выразить высоту крыши:
- Аналогичным образом через косинус угла наклона можно выразить длину боковых стропил (e):
- Длину диагональных (вальмовых) стропил (d) можно посчитать дважды, используя теорему Пифагора следующим образом:
- И наконец, площадь кровли мы найдем как сумму площадей 4-х треугольников для шатровой крыши плюс площадь вставок из 2-х прямоугольников для длинных трапециевидных скатов в случае неравных сторон основания:
Онлайн калькулятор: Расчет параметров четырехскатной крыши
Онлайн калькулятор. Калькулятор расcчитывает длину стропил, высоту и площадь кровли 4-х скатной крыши.
Как рассчитать площадь крыши? Расчет площади кровли четырехскатной крыши
Перед тем как приступать к возведению крыши, обязательно следует составить соответствующий проект. Это позволит сэкономить средства и избежать ненужных переделок. Для расчета нужного количества материала следует условно разбить кровлю на простейшие геометрические фигуры. Далее находится площадь каждого элемента. Полученные результаты складываются. Давайте рассмотрим, как рассчитать площадь крыши того или иного вида, подробнее.
Правила замера кровли
В первую очередь нужно определиться с углом наклона ската. Именно его величина, а также ширина фронтона и длина ската, в большинстве случаев являются основными значениями, используемыми в формулах расчета нужного количества кровельного материала и элементов стропильной системы. Если последняя уже возведена, следует сделать дополнительные замеры. Это позволит точнее определить количество нужного кровельного материала, паро- и гидроизоляционной пленки, а также утеплителя.
Для начала разберемся с тем, как нужно делать замеры кровли. Правила проведения работ в этом случае следующие:
- Длина ската измеряется от самой высокой точки на коньке до самой низкой на свесе карниза.
- Горизонтальные замеры делаются не по фасаду, а по карнизу самой кровли.
- Правильность замера скатов проверяют, сделав измерение по диагонали.
- Записывают результаты на бумагу с начерченной на ней заранее схемой кровли.
Как узнать площадь односкатной кровли
- К = √А 2 + В 2 , где А – ширина пролета, В – высота стойки под стропила. К полученному результату К прибавляют длину свеса и получают длину стропила Т.
- С = Т х М, где С – площадь кровли, М – длина карниза ската.
Если высота стойки не известна, длину стропила часто находят немного по-другому: ширину пролета умножают на косинус угла и прибавляют длину свеса.
Площадь двускатной кровли
Вопрос о том, как рассчитать площадь двухскатной крыши, особой сложностью также не отличается. Площадь двускатной кровли находится точно так же, как и односкатной. Формулы используются те же. Единственное отличие – площадь ската нужно умножить на 2. Иногда кровельным материалом обшивают и фронтоны такой крыши. В этом случае расчет ведется по формуле нахождения площади треугольника:
- С = 1 / 2 Н х А, где Н – высота кровли, А – ширина пролета.
На вопрос о том, как рассчитать площадь двухскатной крыши, есть еще один ответ. Если высота кровли изначально не известна, вычисления можно сделать по углу наклона ската. В этом случае формула площади треугольника будет выглядеть так:
- С = 1 / 2 А х В х синус а, где А – ширина пролета, В – длина стропила, а – угол наклона ската.
Площадь ломаной двускатной кровли
Двускатная ломаная кровля состоит из четырех плоскостей. Предварительно нужно вычислить их площади. Для этого сначала находим длину наслонного или висячего стропила (К = √А 2 + В 2). Далее используется формула площади прямоугольника, то есть полученный результат умножается на длину карниза или прогона соответственно. На заключительном этапе складываем все полученные числа.
Как найти площадь четырехскатной кровли
Сложнее всего сделать расчет площади кровли четырехскатной крыши. Способ вычисления прежде всего зависит от особенностей конструкции стропильной системы. Для начала разберемся с расчетами шатровой крыши. Состоит она из четырех треугольников одинаковой площади. Именно такая конструкция используется чаще всего. Следовательно, в этом случае применяем те же формулы, которыми мы пользовались для вычисления площади фронтона двухскатной кровли.
Расчет площади кровли четырехскатной крыши вальмовой ведется с учетом того, что состоит она из двух треугольников и двух трапеций. Площадь треугольников находим по формуле:
- С = 1 / 2 Н х А, где Н – высота треугольника, А – длина ригеля. Полученный результат умножаем на 2.
- С = (А + В) х Н: 2, где А – длина верхнего прогона, В – длина нижнего, Н – высота кровли.
Таким образом полученный результат умножаем на 2 и прибавляем к нему площадь двух треугольников.
Нюансы расчета листового кровельного материала
Как рассчитать площадь крыши, мы с вами выяснили. Далее разберемся с тем, как узнать количество нужного кровельного материала. Разумеется, для того чтобы узнать количество необходимых для покрытия кровли листов, нужно знать их длину и ширину. Кроме того, при расчете следует учитывать длину свесов карнизов, а также ширину горизонтальных и вертикальных нахлестов. Обычно они равны 15-25 см. Площадь трубы и вентиляционных выходов в случае использования листовых материалов из общей площади не вычитается. Помимо площади кровли в этом случае обязательно нужно будет узнать необходимое количество коньковых элементов и ендов. Расчет рулонного мягкого материала выполняется по тем же правилам. Единственное, в этом случае следует учитывать ширину нахлеста на коньке и в ендовах.
Как правильно подсчитать необходимое количество штучного кровельного материала
При расчете необходимого для покрытия кровли количества керамической черепицы следует учитывать ее длину и ширину. Полезная ширина указывается производителем. Полезная длина рассчитывается с учетом нахлеста, который при разных углах наклона кровли может быть разным. Предварительно нужно будет подсчитать, сколько черепицы понадобится для покрытия 1 м 2 крыши. Результат умножается на площадь кровли.
Иногда крыши покрываются и таким интересным материалом, как деревянная черепица. Расчет в этом случае выполняется так же, как и для обычной. Однако элементы этого кровельного материала чаще всего укладываются в три слоя. Таким образом полученный результат следует дополнительно умножить на 3.
Расчет гидроизоляционного материала
Гидроизоляционная пленка монтируется на крышу полосами с нахлестом в 10 см. При расчете это нужно учитывать. Напуски на карнизные и фронтонные свесы должны будут составлять 15 см. Следует иметь в виду и то, что пленка практически всегда укладывается с отступом в 30 см от конька. Это место закрывается специальной изоляционной лентой. Помимо всего прочего, напуск гидроизоляционной пленки должен быть выполнен в районе ендов и трубы.
Напоследок дадим пару полезных советов относительно того, как рассчитать площадь крыши и количество материала. Выполнив все необходимые расчеты, обязательно прибавьте к полученному результату 10%. Дело в том, что потери во время проведения работ по обшивке крыши неизбежны. Практически же все кровельные материалы продаются партиями. А это означает то, что подобрать дополнительные листы точно такого же оттенка, что и уже использованные для покрытия, будет невозможно. Если кровля имеет сложную конфигурацию, запас следует увеличить хотя бы до 13%, так как количество обрезков в данном случае увеличивается. Особенно много отходов остается при обшивке фронтонов и треугольных скатов. В том случае, если в конструкции кровли имеется много таких элементов, следует дополнительно приобрести более 13% материала.
Таким образом, вы теперь знаете, как сделать расчет площади кровли правильно. Работа это довольно-таки сложная и требующая точности. Однако сделать ее самостоятельно вполне возможно. Особенно если крыша имеет не слишком сложную конструкцию. То же самое касается и расчета кровельного материала.
Для того чтобы определиться с количеством необходимого кровельного материала, следует знать, как рассчитать площадь крыши. Процедура эта достаточно сложная и требующая точности. При расчетах используются формулы нахождения площади простых геометрических фигур.