Точный расчет высоты двухскатной крыши
Классическая крыша русской избушки – двухскатная. Стропильная система для неё достаточно проста, и это обеспечило большую популярность такому виду крыши. Вальмовая крыша (четырёхскатная), например, геометрически сложнее. Её труднее рассчитать и построить, поэтому возьмёмся за расчёт симметричной крыши с двумя скатами.
Расчёт её заключается в определении длины стропил, которые образуют пары. Каждая из этих пар присоединяется к соседним стропильным фермам при помощи обрешётки. Торцы крыши – это треугольные фронтоны. Длина стропил, как и высота крыши, будет определяться её углом. Как его выбрать правильно? Это подскажет преобладающая в местности погода.
Выбор высоты конька
Кто бывал в странах Балтии или в Скандинавии, смог заметить, что крыши деревенских домов там островерхие. Это связано с большим количеством осадков, которое, в свою очередь, объясняется преобладанием морского и умеренного климата. С такой крыши моментально стекает вода, а снег – и вовсе не задерживается. Однако соседство с холмами, поросшими лесом, надёжно защищает эти населённые пункты от сильного ветра, поэтому большая парусность таких крыш не имеет большого значения.
В арабских домах крыши были плоскими, потому что количество осадков в пустынной местности – минимальное. Зато сильные сухие ветры в таких краях случаются.
Там же, где свирепствуют ветры в средней полосе, можно встретить дома с совершенно другими крышами – почти плоскими или дугообразными, потому что большую роль играет как раз отсутствие парусности или хорошая обтекаемость.
И если раньше такие дома строили интуитивно, основываясь на опыте поколений, сегодня для разных регионов России созданы своды правил, в которых описаны ветровые и снеговые нагрузки на кровлю. В частности, это СП20.13330.2011, разработанный на основе СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». В центральном регионе страны, к примеру, рекомендовано выбирать высоту конька так, чтобы угол наклона скатов был равен приблизительно 30–45°. Именно этот угол даст возможность рассчитать и высоту конька крыши, и длину стропил.
Расчёт высоты крыши
Обратимся к школьной геометрии. Нашу крышу надо представить в виде треугольника, собственно которым и является каждый из её фронтонов. Такой треугольник будет тупоугольным. Разделим его по оси симметрии на два прямоугольных треугольника. Мы получили два катета, один из которых (a) нам известен – это половина ширины дома. Второй катет (b), который пока не известен – это высота нашей крыши.
b = a * tg α, где:
α – угол крыши, взятый из свода правил.
Тангенс этого угла можно вычислить на инженерном калькуляторе или воспользоваться математическими таблицами. Полученный катет b – это и есть высота крыши.
Зная оба катета, мы можем вычислить величину гипотенузы. Это приблизительная длина стропил. Однако, поскольку крыша часто выходит за пределы стен дома, нависая над ними, длину стропил можно увеличить. Здесь вся зависит от архитектуры конкретной постройки.
Зная длину стропил и длину самой крыши, которая и в этом измерении тоже может выступать за края дома, нависая козырьком над фронтонами, мы уже можем рассчитывать её площадь, а следовательно – и количество кровельного материала.
Пример расчёта
Допустим, дом имеет ширину 6 м. Делим её пополам и получаем 3 м. Это наш катет a. Угол ската, рекомендованный для постройки дома в данной местности, составляет 45°.
b = 3 * tg 45° = 3 * 1
Но и без применения этой формулы можно догадаться, что при угле наклона 45° наш прямоугольный треугольник получится равносторонним. То есть даже без таблиц и калькулятора станет ясным, что высота крыши будет равна 3 м, то есть – половине ширины дома.
Правила расчета высоты крыши для дома
Высота крыши влияет на внешний вид дома, сложность сборки стропильного каркаса и технические характеристики. Поэтому важно уделить особое внимание определению размера и только после этого закупать материал. Для того чтобы сделать расчеты необязательно обращаться в специализированные организации. В статье обсудим как правильно рассчитать высоту крыши, а также что на нее влияет.
Что влияет на высоту конька?
Коньком называют горизонтальное ребро сопряжения вершин двух скатов крыши. Завышение и занижение высоты негативно влияет на эксплуатацию кровли, портит внешний вид здания. Поэтому при расчете недостаточно руководствоваться лишь собственным вкусом. Перед тем как рассчитать высоту конька важно обратить внимание на различные технические условия.
В статье примем по умолчанию крыши с равными скатами по длине и углу наклона. Это упростит определение высоты, хотя все описанные принципа применимы и к асимметричным конструкциям.
Согласно геометрии, один из скатов будет гипотенузой, а расстояние от конька до основания катетом.
Перед тем как рассчитать высоту крыши дома обращают внимание на следующие факторы:
- тип кровельного покрытия;
- чердачное помещение;
- атмосферные явления.
Теперь пройдемся по каждому пункту более подробно.
Кровельное покрытие
Для разных материалов есть собственные требования по крутизне уклона. От этого показателя будет зависеть расчет высоты конька двускатной крыши. Есть общие принципы выбора материал в зависимости от угла ската:
- Для небольших штучных элементов уклон ската должен быть больше чем для длинных листовых материалов. Это связано с тем, что при скапливании влаги в стыках могут появиться протечки. Поэтому коньки для шиферной крыши выше чем коньки на крышу из металлочерепицы. Дело в том, что длина волнового шифера всего 1,75 м, а металлический кровельный материал может занимать всю длину ската.
- Высота коньковой крыши влияет и на количество стыков. С занижением угла должно уменьшаться и количество соединений, нахлестов. Поэтому самыми надежными вариантами считаются крупнолистовые и рулонные материалы.
- Тяжелые кровельные элементы размещают на крутых скатах. Крыши из шифера и керамической черепицы имеют большую массу, поэтому делают крутой уклон. Так, они не прогибают стропильные балки.
При этом стоит помнить, что чем круче уклон, тем больше материала для покрытия крыши понадобится. Так, если брать за 100% потребность для угла ската 7—10°, тогда угол в 45° потребует 150% перерасход, а угол 60° — все 200%.
Размеры скатов относительно ширины дома будет меняться вместе с высотой конька.
Чердачное помещение
Существует две разновидности домов: с чердачным помещением и без него. Для каждого варианта есть собственные условия расчета высоты конька. Если чердачное помещение жилое, тогда к росту самого высокого владельца добавляется 30—40 см. Но лучше подумать и о гостях, сделав потолок на высоте 2,4 метра. Но важно помнить, что это только потолок, а не высота крыши. Сюда нужно будет прибавить еще полметра или больше, в зависимости от предпочтений.
Если чердачное помещение нежилое, тогда высота конька рассчитывается под влиянием пожарной безопасности. Один из пунктов обязывает владельцев обеспечить сквозной проход под кровлей высотой не меньше 1,6 метра, а шириной 1,2 м. При сложных стропильных системах эти размеры могут быть сокращены на 0,4 м. Это пространство обеспечит свободный воздухообмен и проход для ремонта, осмотра.
Бесчерданые здания строятся так, что над перекрытием предыдущего этажа дополнительно возводятся стены. Например, в полумансардных зданиях высота стен увеличена на 1,4 метра. В таких конструкциях высота крыши отсчитывается от нижней грани мауэрлата. Такие конструкции подходят для климатических зон с сильными ветрами. Это делает возможным уменьшить уклон ската.
Бесчердачные сооружения популярны в строительстве гаражей, складов и других небольших бытовых построек. Обычно в них не предусматривается чердачное перекрытие, тем самым происходит экономия материала и времени.
Атмосферные явления
Климатические условия напрямую влияют на высоту конька. Поэтому в разных городах имеется свой «золотой» уклон ската. К атмосферным явлениям относят следующие факторы:
- Осадки. Чем больше дождей снега в вашем регионе, тем больший уклон нужно делать. Соответственно увеличивается и высота крыши. Если пренебречь этим условием, тогда увеличивается вероятность появления протечек.
- Ветер. Для местностей с ветрами средней и малой силы нет разницы в высоте конька. А вот так, где часто дуют сильные, порывистые ветра обычно уклон кровли не превышает 10°. Это накладывает определенные ограничения на применяемые материалы. Не учитывая силу ветра, вы рискуете потерять всю конструкцию крыши.
- Количество снега. Существует отношение между крутизной уклона и количеством снега. Чем больше его выпадает зимой, тем больший угол нужно делать. Причина в увеличении нагрузки на стропильную систему. Рекомендуется отдавать предпочтение скатам уклоном больше 45°.
Определить особенности региона проживания можно обратившись в местную метеослужбу или к справочной литературе. В нормативной документации СНиП 23-01-99 или СП 20.13330.2011 есть погодные карты и рекомендации по строительству.
Способы расчета высоты конька
Расчет высоты крыши во многом зависит от ваших предпочтений. Есть два основных способа:
Разберемся с математическим способом подсчета. Как уже говорилось в первом подзаголовке, по умолчанию взяли двухскатную равнобедренную крышу. У нас есть возможность рассчитать необходимую высоту если знаем угол уклона и расстояние между скатами. Теперь понадобится таблица Брадиса и калькулятор. В справочной литературе находим величину тангенса нашего угла, а после умножаем ее на половину длины между скатами. В итоге получается высота конька.
Рассмотрим расчет на реальном примере. Предположим что наше строение имеет габариты 7х10 метра. При этом находимся в зоне со средними ветрами, а в роли кровельного покрытия используем металлочерепицу. Обустраивать чердак не планируем, а уклон возьмем равным 20°, чтобы дождевая вода без проблем стекала.
Получается, что длина катета составляет 7/10 = 3,5 метра. Согласно данным таблицы тангенс 20° равен 0,839. Теперь перемножаем получившиеся числа: 3,5*0,839 = 2,94. Значит, высота конька двухскатной крыши, от нижней части мауэрлата, составляет 2,94 метра.
Графический способ подойдет тем, кто имеет под рукой лист бумаги, карандаш и линейку с транспортиром. Все что понадобится это начертить крышу в разрезе, соблюдая масштаб. Для этого начертите горизонтальную линию, отметьте на ней границы основания крыши. Определите середину и прочертите перпендикуляр. С одной из сторон при помощи транспортира начертите линию под нужным углом. Точка пересечения покажет высоту, нужно лишь замерить ее линейкой.
Получившийся результат будет приближенным, к нему нужно еще добавить 2/3 толщины стропильной ноги. Небольшие отклонения допустимы и критически не влияют на эксплуатацию крыши. Эти погрешности складываются из необходимости делать вентиляцию под металлочерепицу и обрешетки.
Для того чтобы отметить нужную высоту в реальности достаточно определить середину здания. Затем прибить вертикальный брусок или жердь на нужной высоте. После того как был сделан расчет, постарайтесь как можно точнее перенести его с бумаги на реальное здание. Тогда крыша прослужит многие годы и не даст течи в самые дождливые дни.
Как можно рассчитать высоту крыши?
Многие люди интересуются, как рассчитать высоту крыши.
Важно знать, что угол ее наклона и площадь тоже имеют значение. На вычисление высоты оказывают влияние такие факторы, как климатические условия региона проживания, материал кровли и обрешетки, личные пожелания и т. д.
Например, на скатах с низким углом наклона скапливается много снега зимой, что может повлечь за собой пролом кровли.
Однако при высоком коньке крыша становится более уязвима к сильному ветру. От размеров зависят не только практические показатели конструкции (прочность, долговечность), но и эстетические.
Особенности проектирования и основные параметры
Крыша защищает дом от влияния внешней среды, потери тепла и придает зданию законченный вид, поэтому важно правильно вычислять все размеры деталей, в том числе и высоту.
Чтобы понять, как правильно рассчитать высоту крыши, необходимо знать следующие параметры:
- углы и количество скатов;
- тип;
- как планируется использоваться чердачное помещение;
- климатические факторы региона проживания (средняя скорость ветра, количество осадков зимой и т.д.);
- личные предпочтения;
- характеристики обрешетки, кровли и стройматериалов.
Следует также учитывать параметры ребра (конька) крыши, т. к. от него в большей степени зависит строение стропильной системы и обрешетки.
К тому же он оказывает влияние на общую высоту. Если не знать характеристики ребер, то будет трудно рассчитать оптимальную площадь кровли, и как следствие, количество строительных материалов для дальнейшей работы.
Вид утеплителя тоже оказывает влияние на параметры. При правильном выполнении всех расчетов можно построить не только прочную, долговечную крышу, но и сэкономить на закупке материалов.
Вы будете точно знать их необходимое количество и не придется переплачивать за излишки, которые потом не пригодятся.
Коньковый прогон используется в качестве стыка, соединяющего два ската кровли (как у двускатной крыши).
На него опираются стропильные стойки, обрешетка и кровельный материал с двух сторон, поэтому он должен быть самым прочным во всей конструкции.
Произвести расчет оптимальной высоты конька можно по следующему правилу: длина конька равна половине длины пролета дома, умноженной на тангенс угла наклона.
Также верный расчет высоты крыши невозможно сделать, если не знать ее тип.
Чтобы рассчитать высоту крыши дома, нужно обратить внимание на угол скатов и характеристики стропильной системы.
В большинстве случаев угол ската варьируется от 8 до 45 градусов. Чем меньше угол, тем большая нагрузка приходится на стропильную систему (особенно в зимний период и при проведении работ на самой крыше), следовательно, потребуется дополнительное укрепление и корректировки в расчетах.
Однако при увеличении угла, возрастает стоимость постройки.
Размер стропил определяется из их сечения и длины: чем они больше, тем большую нагрузку способна выдержать система.
Расчеты для разных типов
При односкатной крыше легче всего произвести расчеты и монтаж, для этого не требуется большого опыта в строительстве.
Для начала необходимо измерить ширину всего здания в сантиметрах. Используйте для замеров строительный уровень и рулетку.
После этого действия необходимо поделить полученное значение на второе число планируемого соотношения сторон.
Например, если вы планируете возводить конструкцию с соотношением 1:4, то ширину дома (в см) нужно разделить на 4, в итоге получается оптимальный вариант высоты с небольшой погрешностью.
Также нужно учесть отношение высоты крыши к высоте дома.
С двухскатной крышей может быть немного сложнее, т. к. необходимо точно знать размер угла наклона.
Для этого случая применима следующая формула: половина значения от ширины здания делится на тангенс угла наклона.
Например, тангенс угла 40 градусов равен 0.8, следовательно, половина ширины здания делится на 0.8.
Четырехскатная крыша сегодня набирает популярность благодаря своей прочности, привлекательному виду и возможности легко устанавливать двери и окна.
Есть два вида таких крыш:
- шатровые четырехскатные. Они имеют одинаковую площадь, форму и длину для всех скатов в конструкции. Они отлично противостоят сильному ветру и способны выдержать высокую нагрузку;
- вальмовые четырехскатные. Имеют сложную конструкцию, состоящую из двух трапециевидных и двух треугольных скатов (вальмов). Расходы на закупку материалов и постройку высоки, но данная конструкция позволяет соорудить мансарду с окнами под крышей. Такой тип очень уязвим перед ветрами, поэтому в регионах с преобладающими ветрами потребуются расходы на дополнительную защиту.
Для расчета оптимальной высоты четырехскатной крыши можно использовать формулу для двускатной. Только ширина дома должна делиться не на 2, а на 4.
Также необходимо обязательно рассчитать высоту стропильной системы и толщину досок в ней.
Сложность расчетов обусловлена более массивной конструкцией, под которую требуется установить опоры. Стандартная высота для таких крыш составляет около 2.5 м, с погрешностью 0.5 м.
Самой сложной для расчетов является мансардная кровля или вальмовая крыша (в народе ее называют «ломаной»). В конструкции предусмотрены два ската с изломами.
Как правило, такие крыши используются в случае, если из чердака планируется сделать мансарду.
Изначально необходимо вычислить все углы наклона. Можно воспользоваться формулой для двускатной крыши.
Важно придерживаться следующего правила: нижний угол должен быть более 40 градусов, а верхней в районе от 15 до 40.
Правильно рассчитанный конек и высота крыши напрямую влияют на ее внешний вид, долговечность и прочность.
Если вы не уверены, что можете самостоятельно произвести правильные расчеты, то обратитесь за помощью к специалисту.