Четырёхскатные крыши – наиболее популярный вариант в современном частном строительстве. Зачастую у застройщиков возникает вопрос: как рассчитать площадь четырёхскатной крыши. Необходимо это для определения количества кровельного материала, гидроизоляции и утеплителя.
Сегодня сделать расчёт можно с помощью компьютерных программ, предназначенных для любых видов крыш. В этом есть свои преимущества: высокая точность, возможность выбора различных вариантов конструкции, удобство. Однако, некоторые строители предпочитают надеяться на свой ум, не тратя деньги на то, что могут сделать самостоятельно.
Прежде чем приступать к расчёту площади крыши, следует составить подробный план, где будут нанесены все размеры. Нельзя упускать ни одного элемента крыши. Кроме того, уже на этапе проектировки дома следует определиться с выбором кровельного материала, так как от этого зависит уклон кровли. Чем острее угол наклона, тем длиннее скат крыши. А значит и больший расход материала. Кроме того, каждый кровельный материал индивидуален. Например, профилированным металлическим листам требуется гораздо больший нахлёст при установке, чем, скажем натуральной черепице.
Имея точный расчёт площади крыши дома, можно максимально выгодно подобрать кровельный материал, а так же утеплитель, паровую и гидроизоляцию.
Четырёхскатные крыши могут отличаться по форме:
- непосредственно четырёхскатная;
- полувальмовая;
- вальмовая;
- четырёхскатная щипцовая.
Наиболее просто рассчитываются площади крыш, скаты которых представляют собой правильные трапеции и треугольники и не имеют каких – либо изломов на скатах.
Однако, в современном строительстве всё чаще возводятся вальмовые кровли, с множеством скатов, поверхность которых может состоять не только из треугольников и трапеций, но и ромбов, прямоугольников и прочих геометрических фигур.
Именно поэтому, перед тем, как начать расчёт четырёхскатной крыши, желательно освежить свои знания по курсу школьной геометрии.
Самостоятельный расчёт площади четырёхскатной крыши
Как уже говорилось ранее, в первую очередь составляется полный план крыши. Если проекта дома нет или стропильная система уже установлена, то план крыши придётся составлять по уже имеющемуся каркасу. Для этого потребуется лишь рулетка и угол. С помощью данного инструмента измеряются все линии крыши, от конька до перекрытий. Если крыша многоуровневая и состоит из различных высот, то на чертеже необходимо отразить, где какая высота. Так же желательно составить план крыши в проекции. Это поможет наиболее наглядно представить картину. Однако, составлять проекцию крыши необходимо только если есть навыки черчения.
Составив подробный чертёж, не составит труда разложить крышу на отдельные геометрические составляющие элементы. Это необходимо для более точных расчётов.
Помните, что размеры крыши нельзя ограничивать лишь её периметром. Необходимо так же добавлять длину свесов кровли там, где предполагается.
Правила, которые необходимо соблюдать, когда ведётся расчёт четырёхскатной крыши:
Чем проще будут фигуры, и чем больше параметров вы будете знать, тем проще будет производить расчёт.
- Длину одного ската определяют, измеряя расстояние от крайней линии карниза до конька.
- Каждый скат крыши рассчитывается следующим образом: площадь фигуры умножается на косинус того угла, под которым располагается данный кровельный элемент.
- Если какой – либо скат представляет собой неправильный прямоугольник, его необходимо разделить на правильные геометрические фигуры. И так же провести расчёт каждой по отдельности.
- После того, как произведены расчёты каждого элемента по отдельности, полученные цифровые значения суммируются.
Пример расчёта.
Для примера приведём расчёт кровли четырёхскатной крыши.
Предположим, что наша четырёхскатная крыша состоит из следующих элементов: две правильные трапеции и два равнобедренных треугольника. Скаты крыши располагаются под углом 30°. Косинус данного угла равен 0,87.
Трапециевидные скаты имеют следующие параметры: одна сторона 10 м, другая 7 м, высота 3м.
Треугольные скаты: две стороны по 3,34 м, одна сторона 7м. Высота треугольника 4,8 м.
Приступаем к расчётам.
Площадь трапеции находится следующим образом: суммируем длину горизонтальных сторон, делим на 2, умножаем на высоту. То есть, в нашем случае: S=(10 +7)/2 x 3 = 25,5.
Не забудьте, что полученное число необходимо умножить на косинус угла, в нашем случае на 0,87. В итоге площадь трапециевидного ската равна 22,185. Округляем в большую сторону, до 22,5 метров.
Завершающим этапом становится суммирование всех площадей: S = 22,5×2 + 14,7×2 = 74,4. Округляем до 75.
Таким образом, площадь четырёхскатной крыши, в нашем случае, будет равна 75 м?.
В процессе расчёта, из общей площади не вычитают различные небольшие элементы, такие как: слуховые окна, вентиляционные каналы, дымоходные трубы, парапеты или зенитные фонари. Так как площадь их мала, они не влекут особых финансовых затрат. Кроме того, вполне можно совершить ошибку при расчёте.
Расчёт кровельного покрытия и прочих материалов
После того, как проведён расчёт четырёхскатной крыши, и вычислена общая площадь, можно приступать вычислению необходимого метража кровельного материала. Ошибочным является мнение, что площадь чертежа кровли и площадь необходимого материала совпадают. Суть в том, что все элементы кровельного материала необходимо уклалывать в нахлёст. Кроме того, для каждого кровельного материала свои технические показатели величины нахлёста. Соответственно, расходы материалов значительно увеличиваются.
При расчёте необходимого количества кровельного материала для многоуровневой крыши, желательно обратиться за помощью к компьютерной рограмме. Она сделает вычисления быстрее и надёжнее.
Но сделать расчёт требуемого материала для простой крыши, можно самостоятельно. Это не влечёт особых трудностей.
Приведём пример расчёта количества шифера для нашей четырёхскатной кровли, расчёт площади которой мы производили ранее.
Для этого нам необходимо составить пропорцию:
Х – 15%, где S – площадь крыши, X — запас, равный 15%.
После того, как будет вычислен X, полученное число необходимо прибавить к площади S. В результате будет получена площадь необходимого количества материала.
Таки образом, в нашем случае пропорция будет выглядеть так:
X = 15 х 75 / 100 = 11.25. округляем до 11,5.
11,5 + 75 = 86,25 (м?) — площадь необходимого кровельного материала.
Кроме того, при расчёте необходимого материала следует помнить, что неизменно будут оставаться отходы, на них может понадобиться ещё до 20% материала. То есть опять следует составить пропорцию, где Х теперь является расходом. Полученный результат прибавляем к площади.
Остаётся лишь рассчитать количество листов кровли. Для этого следует полученную общую площадь всей кровли разделить на площадь одного кровельного листа.
При возведении сложной крыши следует брать запас материала не 15%, а не менее 20%.
Расчёт мягких кровель ведётся по тем же формулам, что и расчёт шифера. Расход зависит от вида кровельного материала и технологии его укладки. Площади ендов и коньков считаются и заказываются отдельно, так как их измерение ведётся не в квадратных, а в погонных метрах.
Длина кровельных листов, определяемых по высоте ската, высчитывается размерами крыши дома. Как правило, металлочерепица выпускается длиной до 8 метров. При этом толщина листов составляет от 0,2 до 0,4 см. В результате длинные металлические листы очень сильно гнутся. Это может затруднить процесс транспортировки, так как в дороге листы могут переломиться. Поэтому, когда заказывают металлическую черепицу, учитывают площадь крыши, кровельных листов, выбирают наиболее подходящие размеры. Так же следовать учитывать квалификацию рабочих, которые будут заниматься укладкой кровли. Таким образом, при площади кровли до 150 м? рекомендуется приобретать кровельные листы длиной до 2 м. при площади кровли до 250 м? предпочтительны кровельные листы длиной до 4 м, при площади крыше свыше 250 м? приобретают листы длиной более 6 м. Металлические листы, длиной более 6 метров трудны в укладке, так как очень сильно прогибаются. Для их установки необходимо нанимать опытных кровельщиков.
При транспортировке длинных кровельных листов следует контролировать процесс погрузки, перевозки и складирования материала.
Так как на сложных кровлях велик расход материала. Предпочтительно приобретать штучный материал. Штучный материал это мягкие кровельные покрытия, например, битумная гибкая черепица. Таким образом, отходы получается минимизировать за счёт небольших размеров элементов. Но при грамотном расчёте и ответственном подходе, монтаж кровли можно провести таким образом, что больших затрат возможно будет избежать.
Обращаем ваше внимание на то, что мягкие кровли требуют организации сплошной обрешётки, а так же дополнительных расходов на установку. При этом цены на данные виды покрытий значительно выше.
Таким образом, расчёт четырёхскатной крыши позволяет своевременно рассчитать предстоящие затраты на приобретение кровельного материала, утеплителя и гидроизоляции.
Первое, что следует сделать перед началом строительства крыши – произвести точные расчеты. Необходимо подробное описание всех соединений и узлов, точный чертеж всей стропильной системы и утверждение этого всего опытным человеком.
Звучит сложно, хотя на деле все проще – не сложнее детского конструктора, важно только все сделать правильно. И, если ищите, как сделать расчет стропильной системы вальмовой крыши, вы найдете здесь всю необходимую информацию!
Итак, так что же собой представляет стропильная система вальмовой крыши? Это четырехскатная конструкция, т.е. таковая, какая имеет четыре плоскости. Такая крыша куда сложнее двускатной, зато прочнее и надежнее в эксплуатации. Да и вид у нее во всем мире признан как один из самых удачных и эстетичных.
Вот главные преимущества такой конструкции:
- Благодаря наличию треугольных торцевых скатов в вальмовой крыше можно устанавливать обычные мансардные окна.
- Ввиду отсутствия острого выступа у вальмовой крыши более высокая стойкость к разным атмосферным явлениям.
- Вальмовая крыша считается экономичной – благодаря тому, что у нее нет фронтонов.
- Временные деформации такой крыши сведены к нулю – все благодаря ее особой конструкции.
- Утепление такой крыши значительно проще, чем двускатной (нет все тех же проблемных фронтонов).
- Большая стойкость к ветровым нагрузкам местности – благодаря низким углам наклона.
- Возможность легче и проще переоборудовать чердачное помещение в удобную мансарду. А это уже ценное увеличение жилой площади дома.
Из недостатков выделим основной: стропильная система вальмовой крыши сложнее, чем у обычной, а потому монтаж ее вам обойдется дороже, хотя вы и сэкономите на кирпичной кладке.
Виды конструкции вальмовой крыши
Итак, давайте разберемся, каких типов и подтипов сегодня строят вальмовые крыши:
- Вальмовая. Это традиционная четырехскатная крыша с треугольными скатами со всех торцевых сторон.
- Крыша, у которой вальма не доходит до карниза, называется полувальмовой.
- Шатровой называют вальмовую крышу, у которой одинаковые треугольники соединены вместе одной верхней точкой. К слово, когда-то на Руси поголовно строили именно такие крыши.
- Крестообразная вальмовая крыша – более редкий вид ввиду дороговизной исполнения и высокой трудоемкостью работ. Обычно ее строят на домах со сложной планировкой или отдельно только над входными дверьми.
Разобраться подробнее вам поможет наша схема:
Как мы уже говорили, если вальма не доходит до карниза, кровля называется полувальмовой. Как раз в этих местах ставят слуховые окна, чем полностью решается проблема необходимости в наклонных мансардных окнах. Но по сложности и по стоимости сооружения полувальмовая крыша выше других.
Самый простой пример вальмовой крыши (вполне эстетичный, заметим), это крыша треугольной формы. Все скаты здесь имеют одинаковый размер, и все углы равнозначны. Если вам подходит такая высота и конструкция, тогда отдайте предпочтение именно этому варианту – вы избежите множества подводных камней и нюансов!
Единственный момент: вальмовая крыша в ее классическом варианте плоха тем, что у нее нет вертикальных плоскостей и мансардные или чердачные окна приходится располагать на наклонных стенах. В итоге такие элементы становятся самыми незащищенными в плане протечек во время дождя.
Архитектура вальмовой крыши в деталях
Для устройства конкретно вальмовой крыши опытные строители рекомендуют брать прямоугольные брусья из хвойных пород, а устойчивость всей системы подкреплять дополнительными стальными элементами. Ведь кроме самих стропил, вам в любом случае понадобятся такие строительные элементы:
- Мауэрлат – это нижняя опора для стропил.
- Прогон – это балка, которую нужно расположить параллельно мауэрлату в качестве еще одной дополнительной опоры.
- Стойки и подкосы – это опорные элементы для конструкции с так называемой многопролетностью.
- Ригели – специальные элементы, которые помогают справиться с распорами (частое явление при неправильном монтаже).
- Шпренгель – еще одни дополнительный элемент стропильной опоры.
- Лежень – специальная опора для стоек и подкосов.
Итак, строительный материал закуплен? Теперь сложите все детали в штабель или дополнительно подсушите. Главное – продумайте защиту от дождя.
Как избежать ошибок при расчете?
А теперь давайте избежим самой первой и самой досадной ошибки проектирования вальмовой крыши – отсутствия замеров самого дома. Проблема в том, что даже обученные мастера умудряются начинать работу с составления плана и чертежа крыши, но никак не работают с основой – стенами. А ведь только на первый взгляд кажется, что стены идеально ровные, все параллельно друг другу и тому подобное, а на деле далек от идеала даже совершенно новый дом. И потом, уже только в процессе строительства обнаруживаются определенные погрешности, которые мешают правильно установить первые опоры.
Поэтому первым делом, перед тем, как провести какие-либо расчеты по вальмовой крыше, вооружаемся линейкой и уровнем. Проверяем высотные отметки, параллельности стен, диагонали (правильность прямоугольных стен) и составляем обмерный план дома. Скажем, вы будете удивлены некоторым неточностям. И теперь решаем, как что будем исправлять:
- Незначительную погрешность в параллельности исправляем мауэрлатом.
- Незначительную разницу высот разных стен исправляем прокладками.
- Значительные разницы исправляем дополнительными элементами стропильной системы, которые обязательно вносим в расчеты.
Кроме того, мы рекомендуем вам делать не простой двумерный чертеж крыши, а создать объемную модель, которая даст вам четкое представление о вашей вальмовой крыше. С первого взгляда вы сможете понять, нравится вам то, что получится, или нет. Переделывать что-то довольно сложно. А помогут вам в этом современные компьютерные программы, какие достаточно много.
Если же вы ищите готовый чертеж крыши, который подходит под нужные параметры, не берите слишком подробные чертежи с латинской аббревиатурой и формулами: они нужны только тому мастеру, который сможет их читать. А чтобы вы имели представление, что конкретно вас ожидает, предлагаем вам простой мастер-класс по строительству вальмовой крыше, где хорошо видны все элементы:
Какие данные необходимы для строительства?
Вот какие параметры будущей крыши вы должны знать до того, как начнете ее строить:
- Угол наклона крыши, с каждой стороны вальмовых скатов.
- Угол наклона крыши с боковых сторон.
- Точную площадь всей поверхности крыши
- Вес будущей кровли и точную нагрузку кровельного материала на стропильную систему крыши.
- Длину диагональных стропил.
- Сечение стропил с учетом районных ветровых и снеговых нагрузок, шага стропил и веса кровельного материала.
- Необходимый объем всех стропил в кубометрах.
Площадь всей поверхности вам нужно будет знать, чтобы закупить необходимое количество кровельного материала и заранее рассчитать его будущий вес:
Далее – стропила. На вальмовых крышах стропила ставят направленные к углам стен – к внутренним и к внешним, и называются накосными или диагональными. Вторые длиннее обычных стропил, и на них опираются укороченные – нарожники. В итоге такие стропила несут нагрузку уже в 1,5 раза больше обычных.
Длина диагональных стропил больше стандартной длины, поэтому их делают спаренными. Их преимущество в том, что удвоенное сечение рассчитано на увеличенную нагрузку и в итоге представляет собой цельную, не разрезанную доску. В результате конструктивные решения такой крыши получаются довольно простыми. А чтобы обеспечить многопролетность вальмовой крыши, под накосную ногу необходимо будет ставить одну-две опоры.
Если вы уже закупили леса на строительство крыши, тогда рассчитывайте шаг стропил исходя из сечения готовых досок. Если еще не закупили – ищите сейчас, перед составлением проекта. Ведь нередка ситуация, когда проект готов, а хорошую древесину получается раздобыть совсем не тех параметров, которые планировались.
Предлагаем вашему вниманию специальный бесплатный .
Что нужно учитывать при расчете?
Проект четырехскатной крыши – один из самых сложных. Здесь крайне важно не ошибиться в расчетах, ведь вальмовая крыша представляет собой большое количество самых разных элементов, и у каждого их них – важная функция.
Итак, уклон вальмовой крыши обычно варьируется от 5 до 60°. Исходя из этого и выбирают кровельный материал: рулонные покрытия для небольших уклонов и черепица для крутых плоскостей. Но рассчитывайте сразу, что чем больше будет угол наклона такой крыши, тем больше у вас в итоге уйдет кровельного материала. А чем меньше угол – тем прочнее придется строить каркас, ведь на него теперь будет идти немалая нагрузка.
Для окончательного решения вам придется учесть все эти факторы:
- Общий вес планируемого кровельного материала.
- Дополнительный вес гидроизоляции и утеплителей.
- Местные особенности климата (узнайте у соседей).
- Тип стропил и наличие дополнительных элементов для поддержания прочности крыши.
- Все устройства и оборудования, которые вы собираетесь водрузить на крышу.
Учитывать ветровую и снеговую нагрузку важно для того, чтобы вашу крышу не проломили тонны снега и не сорвал лихой ветер, а погодные условия уже конкретной местности укажут на то, какие возможны деформации стропильной системы с годами (например, сырость, морской воздух и т.п.).
Заметим, что с ветровой нагрузкой у вальмовой крыши проблем обычно нет, а вот со снеговой – почти всегда. Причина в том, что у вальмовой крыши все плоскости наклонные. Плохо для ветра, но хорошо для снега.
Определились с проектом? Сделали все необходимые расчеты? Тогда приступайте!
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.
Крыши вальмовой конструкции обретают все большую популярность среди владельцев частных домов. Это – неудивительно, так как подобная схема отличатся целым рядом неоспоримых достоинств эксплуатационного свойства, а кроме того – смотрится очень оригинально, придавая дому особую эстетичность.
Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как или обычная двускатная щипцовая крыша. Тем не менее, и эта стропильная система вполне подчиняется законам геометрии, и произвести ее предварительный расчет – вполне возможно. Монтаж, конечно же, потребует определённого опыта в плотницкой работе, но с хорошими помощниками, а еще лучше – с квалифицированным консультантом, можно взяться и за это масштабное мероприятие.
В чем достоинства вальмовой крыши?
Достаточно популярной разновидностью крыши является . Относят эту разновидность к четырехскатным конструкциям.
Для шифера пример расчета следующий:
- Обычно используют для покрытия семь листов волнового шифера, полезная площадь которых равна 1,335 м 2 .
- Если применяются 8 листов такого материала, то значение полезной площади равно 1,56 м 2 .
- Далее, значение общей площади крыши делят на значение полезной площади материала. Если площадь крыши, например, 26,7 м 2 то количество листов шифера, необходимого для оборудования кровли, равно 20 штук.
Пример расчета для металлочерепицы:
- Выбирая подобный материал для покрытия, стоит знать, что чем меньше размер материала, тем больший размер стыков необходимо применять.
- Изначально значение общей площади умножают на поправочный коэффициент, равный 1,1.
- После этого получившееся значение площади делят на полезную площадь черепицы, в зависимости от ее размера и, соответственно размера нахлествов.
Если конструкция покрытия крыши комбинированная и сложная, то значение перерасхода может достигать 60%.
Калькулятор расчета крыши
Шаг стропил
Значение расстояния, которое образуется между двумя стропилами называется шагом. Большая часть конструкций сделана таким образом, что шаг равен 1 м . Установлено и минимально допустимое значение такого параметра, равное 60 см.
Процесс расчета расстояния между стропилами выглядит следующим образом:
- Изначально нужно выбрать ориентировочно предполагаемый шаг стропильной системы. Отталкиваться можно от вышеуказанных значений, т.е. расстояние равно 1 м.
- Следующее значение, которое понадобится – это длина конька (ската).
- После этого, длина стропила разделяется на ориентировочно выбранное значение шага. Полученный результат округляется до большего значения, после чего увеличивается на 1.
- Последнее при расчете – это деление общей длины ската на значение из предыдущего пункта. Это и будет необходимое расстояние, которое нужно соблюдать в процессе установки .
На примере можно рассмотреть конструкцию , длина ската которого равна 12 м, а ориентировочно выбранное расстояние шага – 0,8 м:
- 12 / 0,8 = 15. Если число в расчете получилось нецелым, то его следует округлить до ближайшего целого значения.
- 15 + 1 = 16. Прибавка на единицу для более точных расчетов количества ног в конструкции.
- 12 / 16 = 0,75 м. Это значение будет оптимальным расстоянием шага для стропильной конструкции.
Шаг стропил
Выбор угла ската кровли и определение высоты конька
Как и в предыдущих расчетах, процесс определения высоты конька зависит от выбранного угла ската . Несмотря на то, что вальмовая конструкция крыши позволяет соорудить скаты, имеющие разное значение углов, лучше всего делать конструкцию с одинаковыми углами.
Это позволит нагрузке распределяться равномерно и иметь крыше эстетичный внешний облик.
ВНИМАНИЕ!
Значение угла наклона относительно вальмовой разновидности конструкции варьируется между 20 и 45 градусами.
На более конкретное определение такого параметра влияют :
- Фактор повышенной нагрузки от снега предполагает сооружение конструкции с более крутым наклоном.
- Если ветер в районе расположения дома сильный и порывистый, то рекомендуется уклон делать не больше, чем 30 градусов.
- Намерение помещение чердака использовать под жилое помещение. В данном случае учитывается удобство передвижения по чердаку и возможность обеспечить все коммуникативные конструкции таим образом, чтобы к ним был свободный доступ в случае необходимости.
- Покрытие, выбираемое для кровли, также играет немаловажную роль. Выбирая определенный материал, нужно поинтересоваться минимально дозволенными характеристиками в отношении угла ската.
Относительно высоты конька, то определить ее очень просто, зная значение угла ската. В конструкции необходимо условно выделить прямоугольный треугольник, в котором одна из сторон будет искомой высотой .
Формула: h = b / 2 * tanA .
Угол наклона крыши
Заключение
Этап проектирования дома и всех элементов его конструкции достаточно сложный и кропотливый. Очень важно внимательно проводить все расчеты и каждый раз их перепроверять. Облегчить такую задачу может наглядное изображение в меньшем масштабе всей будущей конструкции.
Вконтакте