Высота скатной крыши. Простая геометрия: расчёт параметров крыши

Кровля является первым защитным барьером дома, который препятствует проникновению в жилое помещение холодного воздуха, талой или дождевой влаги. Если грамотно рассчитать, а затем правильно определить высоту конька кровли, она будет самостоятельно отводить атмосферную влагу, снеговую массу с поверхности ската, не допуская увеличения нагрузки на стропильную систему. В этой статье мы расскажем, как просто рассчитать высоту крыши дома, а также как этот параметр влияет на качества кровельной конструкции.

Чтобы внешний вид крыши был гармоничным и органично дополнял архитектурный замысел дома, необходимо правильно рассчитать соотношение ширины и длины здания. Согласно строительной терминологии высотой конька называют расстояние от середины основания кровли до ее высшей точки. От этого параметра зависят следующие качества конструкции:

1. Угол наклона скатов крыши. Чем выше конёк, тем круче должен быть уклон крыши дома. На территории средней полосы России, которая славится большим количеством зимних осадков, затяжными ливнями осенью, рекомендуется выбирать угол наклона скатов в пределах 20-50 градусов.
2. Площадь скатов. Чем выше кровля, тем большую площадь имеют скаты, за счет чего увеличиваются расходы на кровельное покрытие, а также материал для изготовления стропильного каркаса.
3. Несущая способность каркаса. С увеличением высоты крыши возрастает вес, а, следовательно, и нагрузка от кровельного пирога, из-за чего приходится усиливать каркас конструкции дополнительными элементами.

Важно! Существует 2 метода расчета высоты крыши: можно рассчитать этот параметр, исходя из величины желаемого уклона, или, наоборот, определиться с высотой кровли, а затем рассчитать, какой для этого нужно сделать угол наклона скатов.

Факторы, влияющие на выбор

Высота крыши дома оказывает значительное влияние на технические характеристики, эксплуатационные характеристики конструкции. Если правильно рассчитать, а затем сделать проект кровли, отвечающий климатическим условиям, характеру использования сооружения, то она прослужит дольше, будет нуждаться в меньшем уходе и обслуживании. При проектировании крыши дома учитывают следующие факторы:

• Количество осадков. Чем больше среднегодовое количество осадков в регионе строительства, тем больше выше должен быть конёк.
• Силу и направление ветра. В ветреных регионах рекомендуется строить малоэтажные сооружения с низкой, покатой кровлей, чтобы ее не срывало от стремительных порывов воздуха.
• Характер использования помещения. Если проект дома предусматривает устройство жилой мансарды, то высота конька должна составлять не менее 2,5 м.

Обратите внимание! Высота и уклон крыши рассчитываются до составления проекта, так как эти показатели оказывают сильное влияние на конструкцию стропильного каркаса и выбор кровельного покрытия.

Порядок расчета

Выполнить расчет высоты кровли достаточно просто, даже если не иметь под рукой специальной программы-калькулятора. В основу вычислений принимается, что вертикальный срез крыши представляет собой равнобедренный треугольник, основание которого соответствует ширине фронтона. Зная геометрические формулы, мы можем найти высоту конька по формуле вычисления, справедливой для треугольника:

1. Сначала нам необходимо измерить ширину сооружения, а затем разделить эту величину на 2.
2. Затем нужно определить уклон ската, то есть вычислить угол между основание кровли и поверхностью ската.
3. Следующим действием мы по таблице Брадиса или с помощью инженерного калькулятора определяем тангенс угла, образованного основание крыши и скатом.
4. Затем мы умножаем половину ширины перекрываемого сооружения на тангенс угла между скатом и основание крыши, получая высоту конька.

Видео-инструкция

Часто многие люди, которым требуется перекрыть крышу, сталкиваются с различными вопросами, в частности с тем, как рассчитывается высота конька двухскатной крыши. Это особенно важно, поскольку конек является очень важным элементом конструкции кровли.

Именно он закрывает верхний стык скатов крыши дома и не пропускает осадки в подкровельное пространство. Кроме того, визуально крыша приобретает законченную форму, что влияет на дизайн дома. Коньковая планка оказывает существенное влияние на срок эксплуатации конструкций крыши, покрытия, а также на срок службы чердачного перекрытия.

Если конек будет протекать, то чердачное перекрытие быстро придет в негодность. Поэтому необходимо правильно рассчитать высоту коньковой планки двускатной крыши. Это особенно актуально, поскольку высота этой планки зависит от ее формы, конструкции, материала кровельного покрытия и целого ряда факторов. О том, как правильно произвести расчет планки по высоте, а также какую форму подобрать для конкретного материала и под дизайн дома, будет рассказано ниже.

Для чего он нужен и как подобрать форму

Коньком называют ребро, которое образуется в горизонтальной плоскости двухскатной крыши, а также элементы (планки), которые предназначены для закрытия этого стыка и предотвращения попадания осадков в подкровельное пространство.

Большинство фирм-изготовителей коньковых планок изготавливают коньки из оцинкованной или нержавеющей стали с нанесенными на них защитными покрытиями, которые могут быть выполнены различными способами и с применением различных материалов.

Если двускатная крыша покрыта металлочерепицей, керамической черепицей и другими дорогими покрытиями, то приобретать все дополнительные элементы к ним рекомендуется именно у фирмы-изготовителя основного покрытия.

Вернуться к оглавлению

Формы планок

Стандартная толщина коньковой планки обычно составляет от 1,5 до 2,5 мм. При этом толщина конька часто зависит от толщины кровельного покрытия. Например, если толщина профлиста или металлочерепицы составляет 1,5 мм, то коньковую планку берут такой же толщины.

При этом часто брендовые фирмы включают в комплект к коньку и специальный крепеж к нему. Если крепежных метизов нет, то для крепления коньковой планки можно использовать обычные длинные саморезы или гвозди со специальными подкладками под них. При этом сам конек подбирается по цвету и форме под дизайн дома или крыши.

В настоящее время фирмы-изготовители планок производят несколько вариантов форм планки:

1. Планки полукруглой формы. Это вторая по распространению планка, которую довольно часто используют, чтобы соединить двухскатную крышу (скаты). Такая форма позволяет сглаживать стык, что визуально делает крышу более пологой, не придает острой формы. Планки такой формы прекрасно защищают кровлю от попадания мусора и осадков внутрь. Однако чтобы предотвратить попадание влаги в подкровельное пространство, следует подложить под такую планку специальную подкладку-уплотнитель.
2. Самыми распространенными являются прямоугольные планки. Они заслужили свою популярность тем, что их можно монтировать на двускатную кровлю с любыми углами схождения стыков. Главным отличием этой формы от предыдущей является то, что планка такой формы очень плотно прилегает к скатам и не требует дополнительных подкладок. Коньки такой формы лучше вентилируются, недороги, проверены временем — до 19-20 века коньковые планки были только такой формы.
3. Специальные декоративные планки. По-другому их еще называют узкими. Они менее практичны, имеют малые размеры и плохо выполняют защитные функции. Их основное назначение — эстетическое. Крыши ими отделают крайне редко. Однако довольно часто применяют при отделке небольших конструктивных элементов (например, козырька над порогом). Планки такой формы стоят довольно дорого.
4. Для 4-х скатных крыш существуют и специальные планки-ответвители. Они обычно имеют форму буквы «У» или «Т». Поскольку двускатная кровля в них не нуждается, то описывать и рассчитывать размеры таких планок нет смысла.

Сама планка может иметь несколько дополнительных элементов. К ним относят специальные вентиляционные планочки, уплотнители и пр. Очень хорошо, если подобранная коньковая планка имеет в своей конструкции дополнительные уплотнители, так как они существенно повышают защищенность кровли от ваги и осадков. Такой уплотнитель нельзя подвергать механическим воздействиям, которые могут его деформировать. Другие дополнительные элементы планки имеют незначительные функции и призваны в первую очередь существенно повысить стоимость конька. После того как появилось представление о коньке и вариантах его формы, можно приступать к выполнению расчета.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитывать размеры крыши

Прежде чем произвести расчет высоты коньковых планок, следует предварительно произвести расчет высоты крыши. Стоит отметить, что высота двускатного покрытия крыши достаточно просто просчитывается.

Стандартно углы наклона у двускатных крыш могут быть в пределах 30 о -50 о. При этом необходимо отметить, что угол наклона одного ската может существенно отличаться от наклона другого.

Такие неравносторонние крыши иногда строят для улучшения эстетики внешнего вида. Если углы наклона будут менее 30 градусов, то на кровле будут скапливаться осадки, что может вызвать проседание и порчу кровельного покрытия. Если углы будут больше 50 градусов, то повышенная ветровая нагрузка может привести к сметанию всей конструкции крыши.

Расчет высоты крыши достаточно простой, для этого достаточно вспомнить геометрию 7 класса. Для равносторонних скатов необходимо ширину дома (В) разделить на 2, а далее, зная одну из сторон, эту величину необходимо умножить на тангенс угла: Н=tg(ɑ)*В/2.

В специальной строительной литературе имеется сводная таблица длины скатов, высоты крыши и углов. Если крыша неравносторонняя, то подбор высоты должен производиться только после определения линии стыка скатов. Эта линия проецируется на чердачное перекрытие, далее замеряется длина (l) от одной из сторон дома. Далее механизм расчета аналогичен: Н=tg(ɑ)*l.

При этом необходимо заранее определиться с углами наклона скатов.

После того как будет рассчитана высота, находят длину скатов (L): L=H/sin(ɑ).

После определения размеров крыши следует приступить к расчету высоты конька.

Считаем высоту коньковой планки. На данный момент коньковые планки выпускаются различных размеров, поэтому крайне важно рассчитать размер планки для конкретного случая. При этом следует воспользоваться рядом формул. Однако формулы могут содержать специальный поправочный коэффициент, который необходимо взять из таблиц в специальной литературе.

Собственно, формула расчета высоты планки (Н) считается следующим образом: Н = (½) х ВхК.

Расшифровка формулы следующая: под «В» принимают ту ширину дома, в параллель которой укладывается планка, под «К» понимают поправочный коэффициент.

Пример: длина одной из сторон здания (параллельно которой укладывается планка) составляет 12 метров, угол наклона — 45 градусов, для этого угла поправочный коэффициент берут 1. Соответственно Н=0,5х12х1 = 6 м. При этом необходимо строить усиленную конструкцию стропильной системы.

Учтите, что высота считается от плоскости основы стропильной системы до максимально высокой точки (конька).

Далее следует рассчитать необходимую длину планок. Такой расчет производится по следующей формуле: ƩL=L 1 +(L 2 -10). В этом случае длина считается в миллиметрах, здесь 10 — величина нахлеста при стыке планок, L 1 — длина ската, а L 2 — длина планки (производители выпускают их различных размеров).

Производить точные расчеты планок необходимо для оптимизации расходов на приобретение материала. При расчете размеров крыши и коньковой планки рекомендуется заложить 10% погрешности. Коньковая планка должна максимально прилегать к скатам.

Расчеты следует производить максимально точно, ведь в случае расхождения реальных размеров с расчетом может возникнуть целый ряд проблем, начиная от нехватки материала и заканчивая существенным снижением прочности конструкции крыши и ее обрушением.

Что самое важное в здании? Конечно же - крыша! Это один из самых важные элементов любого здания. Никакое строение не будет долговечным без нее, - защиты от явлений природы как внутри, так и снаружи здания. Она играет важнейшую роль для общей конструкции дома. Прочность внутреннего пространства, а также стен зависит от качества перекрытия. Ее эстетичный вид влияет на общее впечатление от всего здания. Для этого используются декоративные элементы, которые помогают усилить положительный эффект от дома.

Какие факторы влияют на эстетичный вид кровли? Во-первых, это ее форма. Она формирует цельность восприятия здания у прохожих. Такое возведение - ответственный этап строения дома. От правильности таких расчетов и моделирования зависит не только ее внешний вид, но и ее параметры.

Параметры для моделирования:

1. Высота . Очень важно правильно рассчитать данный параметр. Следует учитывать угол наклона, а также необходимое количество скатов, используемых материалов для ее покрытия при постройке.
2. Природные условия.
3. Строение.
4. Высота здания.
5. Личное мнение владельца дома.

Заблаговременный и максимально точный такой проект в целом необходим чтобы:

• Выполнить подсчет материалов, которые будут использоваться для ее будущей постройки.
• Заранее учитывать утеплительные материалы, необходимые для нее.
• Учитывать в планировании разных устройств (например, снегозадержатели).

Расчет параметров зависит от ее формы. От этого зависит высота несущей конструкции. Невнимательность при учете данных параметров может привести к отсутствию функциональности в дальнейшем эксплуатации здания. Например, высота конька влияет на общую площадь перекрытия. В данном случае, следует учитывать, что расчет материалов может быть увеличен. Также данный параметр влияет на конфигурацию и длину стропил.

Типы крыш

• Двускатные.
• Четырехскатные.
• Мансардные.

Данный расчет необходимо производить путем выбора угла наклона перекрытия (например, 30-50 градусов, иначе увеличивается ветровая нагрузка и скопление снега).

Схема расчета высоты и наклона двухскатной крыши

Как вычислить высоту конька и кровли? Необходимо ширину дома разделить на 2, а потом умножить на тангенс угла наклона. Таблица значения тангенсов и калькулятор пригодятся вам в этом и помогут правильно рассчитать необходимые параметры.

Прочность такой формы характеризуется возможностью монтирования чердачного . Четырехскатный тип имеет различный внешний вид: шатровой и вальмовой. Первый вид характерен для домов квадратной формы при идеальной симметрии, если смотреть с любого угла. Такая конструкция помогает увеличить стойкость нагрузки ветра на кровлю. Второй вид характерен для с характерными «мансардными» окнами.

Сложность конструкции данного типа осложняется еще и достаточно дорогими строительными материалами.

Внимание: нежелательно использовать этот тип перекрытия для частного дома на местности с характерными погодными условиями, такими как сильные ветра. В противном случае большой угол наклона кровли может негативно повлиять на общую конструкцию здания.

Как правильно рассчитать высоту крыши ? Возьмите формулу, как и для двускатного типа. Заметьте, что также необходимы следующие параметры: длина конька и стропил. Несущие конструкции в данном случае играют важную роль при ее расчете.

Расчет высоты для мансардного типа

Данный тип имеет такие же параметры что и двускатный, но основные скаты у мансардного типа имеют излом. Такой характерный признак часто придает «ломанный» вид несущей конструкции. Благодаря этому внутренняя площадь помещений увеличивается. Сложность расчета данного мансардного типа состоит из-за углов наклона ската. Внимательно следите, чтобы учитывать все углы наклонения скатов. Это крайне необходимо для расчета.

Принцип золотого сечения также используется, а специалисты советуют его использовать при данных расчетах. Крайне важно здесь, чтобы ее контур не выходил за пределы окружности. Данный принцип (золотого сечения) помогает достичь наиболее эстетичного внешнего вида дома. Устранив данный недостаток, вы получите неповторимый и красивый вид здания.

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 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.

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.

Двускатная крыша давно стала классикой зодчества. В перечень её достоинств входит простота монтажа, низкая стоимость обслуживания и практичность по части естественного удаления дождевой воды и снега. Чтобы в полной мере ощутить эти преимущества, необходимо грамотно продумать проект крыши и просчитать размеры. Только так можно сделать конструкцию долговечной и сохранить привлекательный внешний вид на долгие годы.

Основные параметры двускатной крыши

Подбор оптимального размера крыши - это сложный процесс поиска компромисса между желаемым обликом здания и требованиями его безопасности. В правильно спроектированной кровле все пропорции близки к идеальным. К основным параметрам двускатной крыши относят угол наклона, высоту конька, ширину крыши и её свесов.

Уклон крыши - это величина, определяющая положение ската относительно линии горизонта. Выбор этого показателя осуществляется на этапе проектирования конструкции. Традиционно оба ската двускатной кровли выполняются с одинаковыми углами наклона, но встречаются и несимметричные разновидности.

Чаще всего встречаются крыши с уклоном от 20° до 45°

Единицей измерения уклона служат градусы. Для крыш принят диапазон 1 0 -45 0 . Чем больше цифра, тем остроугольнее строение, и наоборот, при уменьшении градуса крыша становится покатой.
В зависимости от уклона выделяют несколько видов крыш:

• плоская (менее 5°), достоинства которой - небольшой расход материалов и лёгкость ухода, а недостатки - обязательное наличие хорошей системы гидроизоляции и мер по предотвращению накапливания снега;
• пологая (до 30°), позволяющая использовать в качестве кровельного покрытия все существующие материалы, но более дорогая по стоимости, чем плоская;
• крутая (более 30°), способная к самоочищению, но не обладающая стойкостью к ветровой нагрузке.

Инструментом для замера угла ската служит уклономер. Современные модели снабжены электронным табло и пузырьковым уровнем. Когда устройство ориентировано горизонтально, на шкале высвечивается «0».

Производители предлагают приобрести уклономеры с лазерными датчиками, позволяющими производить замеры на удалении от объекта

Фотогалерея: крыши с различными значениями уклона

Нагрузка на кровлю с уклоном 45° градусов в 5 раз выше, чем на кровлю с углом 11°
Крутые скаты в силу большого укла уклона хорошо отводят осадки
Разноуклонная крыша возводится при необходимости связать стены разной высоты или соседнюю пристройку с домом
Минимальный угол ската, рекомендованный строителями, 14°

В ряде нормативных документов, например, СНиП II-26–76 «Кровли», уклон указывается в процентах. Строгих рекомендаций по единому обозначению параметра не существует. Но значение в процентах сильно рознится с вариантом в градусах. Так, 1 0 равняется 1,7%, а 30 0 приравниваются к 57,7%. Для безошибочного и быстрого перевода одних единиц измерения в другие созданы специальные таблицы.

Таблица: соотношение между единицами измерения уклона

Высота конька

Другим важным параметром крыши является высота конька. Конёк - это верхняя точка стропильной системы, расположенная в месте пересечения плоскостей скатов. Он служит опорой для стропил, придавая крыше необходимую жёсткость, и позволяет равномерно распределить нагрузку на всю конструкцию. Конструктивно представляет собой горизонтальное ребро, выполненное из деревянной балки. Если представить двускатную крышу в виде треугольника, то высота конька - это расстояние от основания до вершины фигуры.

По правилам геометрии, высота конька равняется длине катета прямоугольного треугольника

Общая ширина крыши и ширина свесов

Общая ширина крыши определяется шириной её коробки (размером стропильной системы) и шириной карнизных свесов.

Свес - это выступающая за стены часть крыши. Ширина свеса - это расстояние от места пересечения несущей стены с кровлей до низа кровельного полотна. Несмотря на скромные габариты и небольшой удельный процент в общей площади, свес играет ключевую роль при эксплуатации дома. Карниз защищает наружные стены от попадания на них атмосферных осадков, сохраняя их покрытие в первозданном виде. Он создаёт тень в придомовой территории в летний зной и укрывает людей во время снегопада. Кроме того, свес облегчает отвод дождевых вод с крыши.

Необходимый размер карнизного свеса В получают путём удлинения или наращивания стропильных ног

Существует 2 разновидности свесов, отличающихся местом нахождения и шириной:

• фронтонный - небольшой по ширине участок кровельного ската, расположенный со стороны фронтона;
• карнизный - более широкий свес, который находится вдоль крыши.

Для защиты нижней поверхности свес обшивают обрезной доской, сайдингом или софитами

Фотогалерея: крыши с различной шириной свесов

Оптимальная ширина карниза находится в пределах 50–60 см
Край крыши заканчивается у верхней линии фронтона или стены
Дома, построенные в средиземноморском стиле, имеют узкие свесы и небольшой угол уклона
Широкий карниз придает монументальность всей постройке

Факторы, влияющие на параметры крыши

Первым этапом строительства крыши является проработка и составление техплана. В нём необходимо учесть все нюансы, которые повлияют на срок эксплуатации крыши. Параметры конструкции определяются при рассмотрении группы факторов: климатических особенностей региона, наличия чердака и вида кровельного материала .

В зависимости от местности, в которой находится постройка, на неё могут оказывать влияние различные природные силы и нагрузки. Среди них - ветровое, снеговое давление и воздействие воды. Определить их значение можно, обратившись в специальную строительную организацию, выполняющую подобные изыскания. Для тех, кто не ищет простых путей, есть вариант самостоятельно определить параметры.

Ветровая нагрузка

Ветер создаёт значительное давление на стены и крышу здания. Поток воздуха, встречающий на своем пути препятствие, разделяется, устремляясь в противоположных направлениях: к фундаменту и свесу кровли. Чрезмерное давление на свес может стать причиной срыва кровли. Чтобы уберечь постройку от разрушения, оценивают аэродинамический коэффициент, зависящий от угла наклона ската.
Чем круче скат и выше конёк, тем сильнее ветровая нагрузка, приходящаяся на 1м 2 поверхности. В этом случае ветер стремится опрокинуть крышу. На пологие крыши ураганный ветер воздействует иначе - подъёмная сила приподнимает и уносит венец дома. Поэтому для областей со слабой или умеренной силой ветра можно проектировать крыши с любой высотой конька и углом наклона. А для мест с сильными порывами ветра рекомендуются низкоскатные виды от 15 до 25°.

Кроме горизонтального воздействия, ветер оказывает давление в вертикальной плоскости, придавливая кровельный материал к обрешётке

Расчёт ветровой нагрузки на двускатную крышу

Расчётная ветровая нагрузка есть произведение двух составляющих: нормативного значения параметра (W) и коэффициента (k), учитывающего изменение давления в зависимости от высоты (z). Нормативное значение определяют при помощи карты ветровой нагрузки.

Территория страны поделена на 8 зон с разными номинальными значениями ветровой нагрузки

Коэффициент высоты вычисляется по таблице ниже исходя из соответствующего вида местности:

1. А - прибрежные участки водоёмов (морей, озёр), пустыни, степи и тундра.
2. B - городская зона с препятствиями и застройками высотой 10–25 м.
3. С - городская зона с сооружениями от 25 м в высоту.

Таблица: коэффициент для расчёта ветровой нагрузки

Рассмотрим пример. Необходимо определить расчётную ветровую нагрузку и сделать вывод о приемлемом уклоне крыши. Исходные данные: регион - город Москва с видом местности В, высота дома 20 м. Находим на карте Москву - зона 1 с нагрузкой 32 кг/м 2 . Методом совмещения строк и столбцов таблицы получаем, что для высоты 20 м и вида местности В искомый коэффициент равняется 0,85. Перемножив два числа, определяем, что ветровая нагрузка составит 27,2 кг/м 2 . Так как полученное значение не является большим, то возможно применение уклона в 35–45°, в противном случае нужно принимать угол ската 15–25°.

Снеговая нагрузка

Снежные массы, накапливающиеся на крыше, оказывают определённое давление на кровлю. Чем больше сугробы, тем больше нагрузка. Но опасно не только давление снега, но и его подтаивание при повышении температуры. Средний вес только что выпавшего снега в расчёте на 1 м 3 достигает 100 кг, а в сыром виде эта цифра увеличивается троекратно. Всё это может стать причиной деформации кровли, нарушения её герметичности, а в некоторых случаях привести к обрушению конструкции.

Чем больше угол уклона ската, тем легче снеговые отложения удаляются с крыши. В районах с обильными снегопадами следует принять максимальную крутизну скатов 60º. Но и сооружение крыши с уклоном 45º способствует естественному отводу снега.

Под действием тепла, идущего снизу, снег тает, увеличивая риск образования протечек

Расчёт снеговой нагрузки на двускатную крышу

Значение снеговой нагрузки получают умножением средней нагрузки (S), характерной для определённого типа местности, и поправочного коэффициента (m). Среднее значение S находят по карте снеговой нагрузки России.

Территория России включает 8 снеговых районов

Поправочный коэффициент m варьируется в зависимости от уклона крыши:

• при угле кровли до 25 0 m равняется 1;
• среднее значение m для диапазона 25 0 –60 0 равняется 0,7;
• для крутоуклонных крыш с углом более 60 0 коэффициент m в расчётах не участвует.

Рассмотрим пример. Необходимо определить снеговую нагрузку для дома с углом ската 35 0 , размещённого в Москве. По карте находим, что требуемый город расположен в зоне 3 со снеговой нагрузкой 180 кг/м 2 . Коэффициент m принимается равным 0,7. Следовательно, искомая величина 127 кг/м 2 получится, если перемножить два этих параметра.

Суммарная нагрузка, складывающаяся из веса всей кровли, снеговой и ветровой нагрузки, не должна быть более 300 кг/м 2 . В противном случае следует подобрать более лёгкий кровельный материал или изменить угол уклона ската.

Тип крыши: чердачная или бесчердачная

Существует 2 типа двускатных крыш: чердачная и бесчердачная. Их названия говорят сами за себя. Так, чердачная (раздельная) крыша оснащена нежилым чердаком, а бесчердачная (совмещённая) - эксплуатируемой мансардой. Если предполагается использовать пространство под крышей для хранения неиспользуемых в каждодневном обиходе предметов, то нет смысла увеличивать высоту конька крыши. И наоборот, при планировании в подкрышном помещении жилой комнаты следует увеличить высоту конька.

Высота любого типа крыши должна быть достаточной для осуществления внутреннего ремонта

Для нежилых крыш высоту конька определяют правила противопожарной безопасности. Строительные нормативы гласят, что чердак должен содержать сквозной проход высотой 1,6 м и длиной 1,2м. Для жилых крыш высоту устанавливают, исходя их удобства проживания и беспроблемного размещения мебели.

Вид кровельного материала

Ещё недавно строительный рынок предлагал всего лишь несколько наименований кровельных материалов. Это был традиционный шифер и стальной оцинкованный лист. Сейчас ассортимент заметно пополнился новыми продуктами. При выборе материала для крыши следует учитывать несколько правил:

1. При уменьшении габаритов штучных кровельных материалов угол наклона увеличивают. Это связано с большим количеством стыков, которые являются потенциальными местами протечек. Поэтому сход осадков стараются сделать максимально быстрым.
2. Для крыш с малой высотой конька предпочтительнее применять рулонные кровельные материалы или крупнолистовые полотна.
3. Чем больше весит кровельный материал, тем круче должен быть уклон крыши.

Интервал возможных уклонов описан в инструкции производителя по монтажу кровли

Себестоимость двускатной крыши

Логично, что при увеличении уклона ската возрастает площадь крыши. Это ведёт к повышенному расходу пило- и кровельных материалов и комплектующих (гвозди, саморезы) для их закрепления. Себестоимость крыши с углом 60° в 2 раза больше, чем создание плоской кровли, а уклон 45° обойдётся в 1,5 раза дороже.

Чем больше суммарная нагрузка на кровлю, тем большее сечение бруса используют для стропильной системы. При небольшом уклоне крыши шаг обрешётки уменьшают до 35–40 см или делают каркас сплошным.

Безошибочное вычисление размеров крыши сэкономит семейный бюджет

Видео: стропильная система и параметры крыши

Расчёт параметров крыши

Для быстрого расчёта габаритов крыши можно использовать онлайн-калькулятор. В поля программы вводятся исходные данные (размеры основания здания, тип кровельного материала, высота подъёма), а результатом является требуемое значение величины наклона стропил, площадь крыши, вес и количество кровельного материала. Небольшой минус - этапы расчёта скрыты от пользователя.

Для большего понимания и наглядности процесса можно провести самостоятельные вычисления параметров крыши. Существует математический и графический метод расчёта крыши. Первый основан на тригонометрических тождествах. Двускатную крышу представляют в виде равнобедренного треугольника, размеры которого являются параметрами крыши.

С помощью формул тригонометрии можно рассчитать параметры крыши

Расчёт угла уклона скатов крыши

Исходными данными для определения угла уклона служит выбранная высота крыши и половина её ширины. В качестве примера рассмотрим классическую двускатную крышу с симметричными скатами. Имеем: высоту конька 3 м, длина стены 12м.

Размеры с и d принято называть заложением крыши

Последовательность расчёта уклона:

1. Разбиваем условную крышу на 2 прямоугольных треугольника, для чего проводим перпендикуляр от вершины к основанию фигуры.
2. Рассматриваем один из прямоугольных треугольников (левый или правый).
3. Так как конструкция симметрична, то проекции скатов c и d будут одинаковыми. Они равны половине длине стены, т. е. 12/2 = 6 м.
4. Для вычисления угла уклона ската А рассчитываем его тангенс. Из школьного курса помним, что тангенс есть отношение противолежащего катета к прилежащему. Противоположная сторона - это высота крыши, а прилежащая - половина длины крыши. Получаем, что тангенс равен 3/6 = 0,5.
5. Чтобы определить, какой угол имеет полученный тангенс, воспользуемся таблицей Брадиса. Найдя в ней значение 0,5, находим что угол ската равен 26 0 .

Для перевода тангенсов или синусов угла в градусы можно применять упрощённые таблицы.

Таблица: определение уклона ската через тангенс угла для диапазона 5–60 0

Расчёт подъёма двускатной крыши и высоты конька

Высота крыши тесно связана с крутизной ската. Она определяется способом обратным методу получения уклона. За основу расчёта берётся угол наклона кровли, который подходит для данной местности в зависимости от снеговой и ветровой нагрузки, вида кровли.

Чем больше уклон, тем больше свободного места под крышей

Порядок расчёта подъёма крыши:

1. Для удобства разбиваем нашу «крышу» на две равные части, ось симметрии будет являться высотой конька.
2. Определяем тангенс выбранного угла наклона крыши, для чего используем таблицы Брадиса или инженерный калькулятор.
3. Зная ширину дома, вычисляем размер её половины.
4. Высоту ската находим по формуле Н= (В/2)*tg(A), где Н - высота крыши, В - ширина, А - угол уклона ската.

Воспользуемся приведённым алгоритмом. Например, необходимо установить высоту двускатной крыши дома с шириной 8 м и углом наклона 35 0 . С помощью калькулятора находим, что тангенс 35 0 равен 0,7. Половина ширины дома составляет 4 м. Подставляя параметры в тригонометрическую формулу, находим, что Н=4*0,7=2,8 м.

Грамотно рассчитанная высота крыши придаёт дому гармоничный вид

Приведённый порядок действий относится к определению подъёма крыши, т. е. расстоянию от низа пола чердака до точки опоры стропильной ног. Если стропила выступают над коньковой балкой, то полная высотка конька определяется как сумма подъема крыши и 2/3 толщины стропильной балки. Так, полная длина конька для крыши с подъёмом 2,8 м и толщиной балки 0,15 м получается равной 2,9 м.

В местах вырубки уступов для сборки с коньковым прогоном стропила уменьшают на 1/3

Расчёт длины стропил и ширины крыши

Для вычисления длины стропил (гипотенуза в прямоугольном треугольнике) можно идти двумя путями:

1. Вычислить размер через теорему Пифагора, которая гласит: сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
2. Воспользоваться тригонометрическим тождеством: длина гипотенузы в прямоугольном треугольнике есть отношение противолежащего катета (высота крыши) к синусу угла (наклон крыши).

Рассмотрим оба случая. Допустим, имеем высоту подъёма крыши 2 м и ширину пролёта 3 м. Подставляем значения в теорему Пифагора и получаем, что искомая величина равна квадратному корню из 13, что составляет 3,6 м.

Зная два катета треугольника, можно легко вычислить гипотенузу или длину ската

Второй способ решения задачи - нахождение ответа через тригонометрические тождества. Имеем крышу с углом уклона 45 0 и высотой подъёма 2 м. Тогда длина стропил вычисляется как отношение числа подъёма 2 м к синусу наклона 45 0 , что равняется 2,83 м.

Ширина крыши (на рисунке Lbd) складывается из длины стропил (Lc) и длины карнизного свеса (Lкc). А длина крыши (Lcd) представляет собой сумму длины стены дома (Lдд) и двух фронтонных свесов (Lфс). Для дома с шириной коробки 6 м и свесами 0,5 м ширина крыши будут равняться 6,5 м.

Строительные нормы не регламентируют чёткое значение длины ската, её можно подбирать в широком диапазоне размеров

Расчёт площади крыши

Зная длину ската и ширину крыши, можно легко найти её площадь, перемножив указанные размеры. Для двускатной кровли общая площадь крыши равняется сумме площадей обеих поверхностей скатов . Остановимся на конкретном примере. Пусть крыша дома имеет ширину 3 м и длину 4 м. Тогда площадь одного ската равняется 12м 2 , а общая площадь всей крыши 24м 2 .

Неверный расчёт площади крыши может привести к дополнительным затратам при покупке кровельного материала

Расчёт материалов для крыши

Чтобы определить количество кровельных материалов, необходимо вооружиться площадью крыши. Все материалы кладут внахлёст, поэтому при покупке следует делать небольшой запас в 5–10% от номинальных вычислений. Правильный расчёт количества материалов существенно сэкономит бюджет строительных работ.

Общие правила для расчёта пиломатериалов:

1. Габарит и сечение мауэрлата. Минимально возможное сечение бруса - 100×100 мм. Длина соответствует периметру коробки, запас на соединения устанавливают в районе 5%. Объем бруса получают перемножением размеров сечения и длины. А если умножить полученное значение на плотность древесины, то найдётся масса пиломатериала.
2. Размер и количество стропил. За основу расчёта берут общую нагрузку на крышу (давление кровельного пирога, снега и ветра). Предположим, что общая нагрузка равняется 2400 кг/м 2 . Средняя нагрузка, приходящаяся на 1 м стропил, составляет 100 кг. Учитывая это, метраж стропил будет равен 2400/100=24 м. Для длины стропил 3 м, получаем всего 8 стропильных ног или 4 пары. Сечение стропил принимают от 25х100 мм и выше.
3. Объём материала для обрешётки. Зависит от вида кровельного покрытия: для битумной черепицы сооружают сплошную обрешётку, а для профнастила или асбоцементного шифера разреженную.

Расчёт кровельных материалов рассмотрим на примере металлочерепицы. Это листовой материал, монтируемый на крышу в один или несколько рядов.

Последовательность расчёта:

1. Определение количества листов. Полотно металлочерепицы имеет полную 1180 мм и рабочую 1100 мм ширину. Последняя меньше реальной и не учитывается в расчёте, так как идёт для перекрытия стыков. Количество листов определяют как отношение полной ширины крыши (вместе со свесами) к полезной ширине листа. Причём результат деления округляют в большую сторону до целого значения. Так, для крыши с шириной ската 8 м и полотном металлочерепицы «Монтеррей» шириной 1,1 м количество листов находится по формуле: 8/1,1=7,3 шт, а с учётом округления 8 шт. Если полотно кладут в несколько вертикальных рядов, то длину ската делят на длину кровельного полотна с учётом нахлеста между листами до 15 см. Учитывая, что крыша двускатная, значение увеличивают вдвое, т. е. всего потребуется 16 листов.
2. Определение общей площади. Для определения общей площади кровельного материала количество полотен умножают на полную площадь (произведение полной ширины и длины) одного листа. В нашем случае 8*(1,18 м*5 м)=47,2 м 2 . Для двускатных конструкций результат умножают на два. Получаем, что вся площадь крыши составляет 94,4 м 2 .
3. Определение количества гидроизоляции. Стандартный рулон гидроизоляционного материала имеет площадь 65м 2 без нахлёста. Количество рулонов получают делением общей площади крыши на площадь плёнки, т. е. 94,4 м 2 /65 м 2 = 1,45 или 2 полных рулона.
4. Определение количества крепежа. На 1 м 2 кровли приходится 6–7 саморезов. Тогда, для нашей ситуации: 94,4 м 2 * 7 = 661 саморез.
5. Определение числа доборов (коньков, ветровых планок). Общий метраж планок составляет 2 м, а рабочая зона - 1,9 м из-за частичного перекрытия. Разделив длину ската на рабочую длину планок, получаем необходимое число доборов.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли с помощью онлайн-калькулятора

Графический метод определения параметров крыши заключается в её прочерчивании в уменьшенном масштабе. Для него понадобится листок бумаги (обычной или миллиметровой), транспортир, линейка и карандаш. Порядок действий:

1. Подбирается масштаб. Его оптимальное значение составляет 1:100, т. е. на каждый 1 см бумажного листа приходится 1 м сооружения.
2. Вычерчивается горизонтальный отрезок, длина которого соответствует основанию крыши.
3. Находится середина отрезка, от точки которой вверх проводится перпендикуляр (вертикальная линия под углом 90 0).
4. С помощью транспортира от границы основания крыши откладывается требуемый угол кровли и проводится наклонная линия.
5. Место пересечения наклонной линии с перпендикуляром даёт высоту подъёма крыши.

Видео: расчёт материалов для двускатной кровли вручную

Первое, на что обращают внимание - это визуальный облик крыши. Архитекторы следят за тем, чтобы кровля гармонично сочеталась с фасадом здания. Но одной красоты недостаточно. Важно правильно рассчитать параметры, чтобы конструкция получилась прочной и функциональной. Пренебрежение снеговой и ветровой нагрузкой, монтаж стропил под неправильным углом могут стать причиной разрушения крыши. А неверное определение площади крыши приведёт к дополнительным затратам на приобретение недостающих материалов. Поэтому следует ответственно подходить к вычислениям, обращая внимание на все нюансы.