Как рассчитать высоту крыши? Порядок расчета, инструкция и рекомендации. Расчет высоты конька четырехскатной крыши Соотношение высоты дома и крыши
Конек – самый верхний элемент кровли здания, проходящий вдоль всей крыши. Это одна из важнейших деталей кровельной системы, он соединяет скаты и является опорой для стропил, от него зависит прочность крыши, герметичность и ветроустойчивость ее конструкции. Как правило, конек присутствует в конструкции двускатной крыши, но может использоваться и в других видах стропильных систем.
Конек выполняет еще одну важную функцию при строительстве здания – он принимает участие в теплоизоляции чердака или мансарды: если планируется утеплять крышу, то между теплоизолирующим слоем и кровлей необходимо оставить вентиляционные зазоры, чтобы контролировать микроклимат под крышей.
Зимой благодаря этой вентиляции под кровлей не образуется лед, а летом мансарда или чердак не перегреваются.
Как вычислить высоту конька?
Высота конька определяется углом ската крыши, поэтому для вычислений в первую очередь необходимо знать этот параметр, который зависит от нескольких факторов. Во-первых, угол ската определяет экономичность кровельной системы – чем меньше угол, тем меньше кровельного материала уйдет на покрытие крыши, а следовательно, меньше затрат во время строительства.
Во-вторых, угол выбирается в зависимости от используемого покрытия: некоторые материалы могут устанавливаться на поверхность с определенным углом. Так, мягкая черепица благодаря своей легкости может лежать под наклоном максимум до 90 градусов, а керамическая черепица выдерживает наклон не более 60 градусов.
Кроме того, желательно учитывать и внешний вид дома: размер крыши должен соответствовать размеру, то есть высоте дома – слишком высокая острая крыша на небольшом здании выглядит нелепо, но и плоские кровли тоже не всегда хорошо смотрятся.
Наиболее часто при строительстве частных домов выбирают угол ската от 35 до 45 градусов, так как более высокий угол приводит к повышенным ветровым нагрузкам, а более низкий – к сильному давлению массы снега.
Если угол ската крыши определен, то для высоты конька нужно применить знания геометрии – в таком случае этот показатель принимается за катет прямоугольного треугольника. Второй катет – это половина длины дома, а гипотенуза – размер ската. Геометрическая гласит, что в прямоугольном треугольнике длина одного катета равна длине второго, умноженной на тангенс угла у основания. Так как угол ската и длина второго катета (то есть длина дома) известны, а тангенс угла можно узнать в школьной таблице или найти в интернете, то быстрые расчеты на калькуляторе позволят вычислить высоту конька.
Например, нужно вычислить высоту конька в доме с двускатной крышей, проходящей вдоль длинной стены. Ширина другой стены равна 9 метрам, то есть один из катетов равен 4,5 метрам. Угол наклона выбран в 45 градусов. Тангенс такого угла равен единице. Таким образом, нужно умножить 4,5 на 1, в результате получается 4,5 метра – это высота конька.
Расчёт необходимой высоты крыши, а также её площадь относятся к одним из наиважнейших задач при планировке и строительстве частного дома.
● От высоты конька напрямую зависит угол ската: чем больше высота конька, тем тем больше угол ската. Если угол ската слишком мал, то в зимний период на крыше обязательно будет образовываться снежная шапка, которая не только угрожает кровле, но и оказывает серьёзное давление на всё строение. При слишком большой высоте ската и, соответственно, значительную площадь покрытия, то из-за сильных порывов ветра она может просто не устоять.
● К основным типам скатных крыш относятся: односкатная, двухскатная (она же щипцовая), четырёхскатная. В частном домостроении двухскатная крыша относится к наиболее распространённым. Это довольно простая конструкция - на отдельно стоящие и налегающие друг на друга пары (связанные между собой обрешёткой стропил) опираются два ската. С торцов крыши два фронтона, которые включают в себя так называемые "слуховые окна", способствующие освещению внутреннего пространства на чердаке.
● При расчёте высоты двускатной крыши
первым делом надо определиться,
какой угол наклона скатов будет наиболее рациональным. Для этого лучше
обратиться к нормативным документам, которые регламентируют этот вид
строительных работ:
СП 20.13330.2011 Нагрузки и воздействия.
Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85*
. В этом своде правил есть
формула расчёта снеговой нагрузки для крыш с двухскатной кровлей и
приведена формула ветрового воздействия. Допустимый угол наклона крыши в
зависимости от климатических и погодный условий определённого региона
может быть разный. Для центральных областей РФ допустимый угол наклона
находится в пределах 30-45º
.
● После того, как определён угол наклона , можно приступать к расчёту высоты конька крыши. Воспользуемся нехитрыми приёмами из практической геометрии.
| Представим
крышу в виде треугольника. Необходимая
высота конька
будет выполнять функцию
неизвестного катета А, который будет
делить площадь треугольника на ещё два,
но уже прямоугольных треугольника.
Формула для расчёта катета
: А = В х tgА.
Второй катет В - это 1/2 ширины дома. Проектирование двускатной крыши выполняется, как правило, по длинной стороне строения. Тангенс угла определяется из таблицы, исходя из значения градуса уклона. |
|
Полученные значения подставляем в формулу: А = В х tg А и получаем нужную высоту конька крыши.
● Определим высоту двухскатной крыши на примере :
Строение с размерами 6х9 метров, угол наклона кровли составляет 40º . Ширину - 6 м делим пополам: 6: 2 = 3. Это и есть катет В - его значение = 3. По таблице определяем, что tg 40º = 0,84. Для поиска оптимальной высоты конька подставляем все исходные значения в формулу: А = 3 х 0,84 = 2,52. Получилось, что наиболее приемлемая высота конька составляет 2,52 м.
● Угол наклона крыши при строительстве частного дома.
● Простые расчёты нужной высоты двускатной крыши при проектировании частного дома помогут в дальнейшем избежать серьёзных проблем в эксплуатации одного из основных компонентов всего строения.
Многие начинающие строители зачастую сталкиваются с вопросом, как определяется правильная высота конька двускатной крыши. Даже они понимают важность этого параметра, напрямую влияющего на надежность и прочность кровли. Решение этой задачи было хорошо известно еще античным народам.
На что влияет высота конька?
Очевидна прямая взаимосвязь высоты конька с углом ската крыши. При низком коньке скаты крыши будут пологими, и в снежную зиму могут стать причиной серьезных неприятностей для дома и его жителей. Если же конек будет слишком высок, то вместо снега он будет в полной мере противостоять напору ветра, с ним дом будет больше напоминать парусник. К тому же, как очень низкие, так и слишком высокие кровли не слишком привлекательны. Кто же хочет построить некрасивый новый дом?
Климатические условия нашей страны диктуют оптимальный угол наклона в районе 40±5 градусов.
О формуле расчета
Высота конька двускатной крыши вычисляется по простейшей геометрической формуле. В ней высота конька является одним катетом прямоугольного треугольника, а половина длины основания фронтона – другим катетом. Длина ската представляет гипотенузу. Если вспомнить школьную геометрию, то обнаружится, что для нахождения длины неизвестного катета (конька) следует длину второго катета (половинка основания) умножить на тангенс противолежащего угла (наклона крыши):
Длина конька = половина основания * tg угла наклона крыши
Пример для наглядности: при ширине дома в 5 метров и угле наклона крыши в 40 градусов (тангенс его равен 0,83) высота конька оказывается равной 5/2 * 0,83 = 2,075.
Немного о процессе монтажа конька крыши с двумя скатами
Монтаж конька, впрочем, как и всей крыши – трудоемкое и сложное занятие, им не занимаются в одиночку. Он начинается с краев, предварительно перед монтажом натягивается тонкий шнур, с помощью которого контролируется строгая горизонтальность линии конька. Соединительными элементами служат специальные саморезы, снабженные прокладками, не пропускающими влагу и предохраняющими от коррозионных процессов.
При сооружении любого здания одними из наиболее значимых моментов являются правильный расчет высоты конька крыши, а также ее площадь. При низкой высоте конька на кровле может собираться большое количество снега, что создаст дополнительную нагрузку на всю конструкцию. С другой стороны, при достаточно высоком коньке и большой площади покрытия увеличивается парусность кровли, что может стать проблемой при сильном ветре. Поэтому важно знать, как рассчитать высоту конька крыши, предотвратив ее преждевременное разрушение.
Особенности проектирования крыши
При проектировании любого здания важно правильно рассчитать параметры крыши. Здесь должны быть учтены все возможные нагрузки, а также необходимое количество кровельных материалов. При этом одним из главных параметров будет являться правильный наклон скатов конструкции. В типовых двускатных крышах скаты обычно имеют уклон в 12–45 градусов. Известна прямая зависимость этого угла наклона на создаваемые весом кровли нагрузки на всю конструкцию крыши здания.
Обратите внимание! Необходимо произвести дополнительное укрепление стропильной системы, что повлечет дополнительные расходы на строительство. Если уменьшить наклон скатов, то произойдет возрастание нагрузки на все конструкционные элементы вследствие атмосферных осадков.
Не менее важно правильно рассчитать систему стропил . Вызвано это передачей общей нагрузки от стропильных ног к несущим стенам здания. В свою очередь, стропильные ноги определяются размером их сечения и длины. Такие конструкционные элементы подбираются исходя из того, какие действующие нагрузки оказываются на кровлю, учитывая угол скатов. Для обеспечения необходимого запаса прочности специалисты рекомендуют несколько увеличить полученные результаты расчетов толщины стропильных ног.
Поскольку конфигурация крыши может быть различной, расчет необходимых параметров будет производиться в зависимости от некоторых особенностей. Для правильного расчета высоты крыши следует всегда брать во внимание количество скатов и ее форму. Пренебрежение такими характеристиками приведет к ошибкам в расчетах. Не располагая такими данными, невозможно будет определить площадь крыши , а также рассчитать необходимое количество материалов для устройства кровли. Высота конька влияет на длину и конфигурацию стропил.
Основные параметры
Сооружая собственный дом, каждый владелец обязательно столкнется с расчетом высоты уровня крыши. Прежде чем определить такой параметр, необходимо учесть следующие нюансы:
- количество скатов;
- наличие жилой мансарды или чердака;
- угол наклона скатов, учитывая возможные атмосферные осадки;
- выбранный кровельный материал.
При этом следует учитывать простую зависимость количества выпадающих осадков и угла наклона скатов. Количество материала, необходимого для устройства кровли, можно определить, предварительно вычислив высоту крыши. На практике, уклон в 45 градусов предполагает увеличение себестоимости крыши в 1,5 раза по сравнению с конструкцией плоского ската.
Считается, что нормативные требования к зданию обуславливают пропорции и высоту конька кровли. Между тем, такой параметр можно высчитать, зная фактические размеры стен сооружения. При этом расчет высоты конька можно определить при помощи простейших геометрических формул. Для этого необходимо знать ширину сооружения, а также угол, определяющий наклон скатов кровли.
Расчеты
Такие параметры, как высота конька крыши и угол наклона ее ската, связаны непосредственной зависимостью. Помимо этого, выбранный кровельный материал также оказывает влияние на угол наклона кровли. К примеру, мягкую черепицу можно укладывать на кровлю, имеющую наклон 11–90 градусов. Керамическая черепица требует ограничения уклона до 60 градусов.
Необходимо также учитывать и эстетическую составляющую, поэтому следует предусмотреть соответствие высоты конька крыши высоте здания. Дело в том, что чрезмерно плоская либо слишком высокая кровля может отрицательно повлиять на внешний вид сооружения. Учитывая имеющиеся климатические условия, наиболее оптимальным вариантом принято считать угол наклона кровли, который составляет 35–45 градусов. Кровля, имеющая более плоскую конструкцию, будет подвержена повышенным нагрузкам из-за выпадающих осадков.
Если принять высоту конька за один из катетов прямоугольного треугольника, то в качестве другого катета будет половина ширины здания. Соответственно, длина ската будет считаться гипотенузой. В соответствии с тригонометрической формулой, длина катета в таком треугольнике будет равна длине второго катета, умноженного на значение тангенса угла в основании. К примеру, возьмем ширину здания в 6 м при угле наклона ската кровли в 40 градусов. Обращаясь к тригонометрической таблице Брадиса, определяем тангенс угла в 40 градусов. Он будет равен 0,83. Получается, что половину ширины дома – 3 метра нужно умножить на 0,83. В результате получаем высоту конька крыши такого здания, которая будет составлять 2,49 м.
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.
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.
- тип кровельного покрытия;
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:
- математический;
- графический.
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.