Грамотный расчёт четырёхскатной крыши: подготовка, алгоритм действий, удобные сервисы

foto42074-21Четырёхскатные крыши – это одно из самых удачных архитектурных решений вершины строения.

Начало их истории теряется в глубине веков человеческой цивилизации.

Варьирование четырьмя плоскостями позволяет добиться наиболее эффективного использования чердачного пространства в качестве жилого помещения (мансарды).

При этом дом приобретает эстетически привлекательный вид. Чтобы получить такой результат, необходимо произвести правильный расчёт четырёхскатной крыши.

Особенности вычислений

Прежде чем приступить к расчёту нужно представлять, какую крышу выбрал застройщик. 4-скатные конструкции бывают:

  • foto42074-18Шатровые. Для них характерно наличие 4-х одинаковых треугольных вальм и отсутствие конькового прогона.
  • Вальмовые. Особенностью такой кровли является то, что она объединяет в себе две противоположные вальмы и два противоположных трапециевидных ската.
  • Полувальмовые. У этих крыш укорочена вальма — бывает 2-х видов (датская и голландская).

После выбора вида кровли нужно подготовить необходимые данные для расчёта четырёхскатной вальмовой крыши.

Подготовка

Перед строительством 4-скатной кровли обязательно нужно создать ее чертеж. Для этого надо определиться с:

  • Планом кровли. Его формируют на основе расположения внешних стен по периметру дома. По плану можно определить длину накосных, рядовых стропил и нарожников. Также на плане обозначают длину свесов кровли по периметру здания.
  • Удельной нагрузкой. Она является определяющим параметром угла наклона стропил. Оптимальную величину снеговой нагрузки определяют по таблицам СНиП 2.01.07-85 с привязкой к месту строительства по карте. Данный параметр существенно влияет на угол наклона кровли.
  • Видом и размерами пиломатериалов для стропильного каркаса. Это важно для параметров обустройства стропильной системы и обрешетки.
  • Видом кровельного материала. Особенностью четырёхскатных кровель является то, что её скаты имеют большой угол наклона. Кровельное покрытие с большим удельным весом стараются не применять.

Как правильно рассчитать площадь кровли?

Общая площадь четырехскатной кровли состоит из суммы площадей скатов. Соответственно для расчета нужно:

  • подсчитать площадь всех скатов;
  • сложить величины.

Для облегчения подсчетов нужно разбить зону проекции на стандартные геометрические формы: прямоугольники, треугольники и квадраты. Для определения площади крыши, важно предварительно вычислить S каждой геометрической фигуры.

Для прямоугольника: S = a*b (a, b – длины сторон).

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м. Тогда получаем: S = 6*5=20 м².

Для равностороннего треугольника: S = (a*b)\2.

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м. Тогда получаем: S = (5*4)/2=10 м².

foto42074-10

Аналогично производят вычисления, если зоной проекции является трапеция:

Для трапеции: S = (a*b)h/2 (a, b – длины сторон и h — высота).

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м, h = 3 м. Тогда получаем: S = (5*4)3/2=30 м².

foto42074-11

Если зоной проекции является параллелограм, то применяют формулу:

Для параллелограмма: S = a*h (a – длина сторон и h — высота).

Пример расчета: a = 5 м, h = 3 м. Пример расчета: S = 5*3=15 м².

foto42074-12

Как посчитать стропильную систему и пропорции конструкции?

Для расчёта стропильной системы 4-х скатной крыши специалисты рекомендуют подобрать прототип проекта (его можно взять в Интернете) близкий по своим параметрам строящемуся дому.

В результате расчёта определяются пропорции скатов. Они могут изменяться с увеличением высоты конька. Чтобы рассчитать стропильную систему, нужно вычислить следующие параметры:

  • Размер прогона для вальмовых конструкций. Определяется в зависимости от площади дома. Универсальная формула — это длина за минусом ширины. Середина конькового бруса расположена над диагональным пересечением основания. Линия прогона идет параллельно фронтальным стенам.
  • Высота конька. Находится путем умножения половины длины торцевых стен строения на тангенс и угол скатов — H=b*tga.
  • Размер промежуточных и центральных стропил ската. Нужно просчитать по формуле Lцтр.стр.ската = √( Н² + b²).
  • foto42074-13

  • Длина центрального стропила вальмы. Исчисляется по формуле √( Н² + b²). Но если выбирается нестандартный размер конька, величина b – это половина разницы длины прогона и дома.
  • foto42074-14

  • Размер диагональных стропил. Здесь подойдет формула: L.дгн.стр. = √ (Lцтр.стр.вальм² + b²).
  • Длина нарожников. Для вычисления используется свойство подобных треугольников. При равных углах выполняется пропорция длин в соотношении с остальными элементами фигуры: D=3/4C — L нар = Lцтр.стр.вальм х 3/4.
  • Шаг стропил. Шаг стропил зависит от нескольких факторов:
    1. качество древесины, размер сечения — чем меньшую нагрузку способен выдержать материал, тем меньший шаг нужно использовать;
    2. вид используемого теплоизоляционного материала — определяются в зависимости от удобства монтажа (60-120 см);
    3. вид используемого кровельного материала, вес и геометрия — чем больше масса материала, тем меньше шаг; также учитываются габариты листа.

    Минимально возможный шаг между фермами составляет 60 см и максимум 2м.

  • Свесы. Размер зависит от индивидуальных предпочтений и высотности постройки. Например, минимальные габариты для одноэтажного проекта составляет 500 мм.  Главная задача – это защита стены от атмосферных осадков.

Нахождение угла наклона с учетом всех нагрузок

Угол наклона кровли определяют по СНиПу 2.01.07-85 в соответствии с табличным нормативом снеговой нагрузки с привязкой по карте к месту строительства дома.

foto42074-20Наклон можно изменять только в большую сторону. Корректировку проводят, если рекомендуемый угол для кровельного материала больше табличного параметра.

В районах с сильными ветровыми нагрузками применяют специальный коэффициент запаса. Обычно он равен 1,2.

Оптимальный угол наклона подбирается с учетом:

  • Ожидаемого веса пирога и бюджета строительства. Траты и вес каркаса растут одновременно с уклоном.
  • Ветровых нагрузок. Из-за отсутствия фронтонных свесов вальмовые крыши имеют низкую парусность, при стандартной (в пределах 40-70 мм, не более) длине свеса и низкой вероятности возникновения ураганов данными нагрузками можно пренебречь. В регионах с сильными ветрами влияние данной нагрузки на кровлю учитывается при уклоне более 27°.
  • Требований производителей кровельных материалов. Оптимальный уклон для большинства видов варьируется от 20 до 45°.
  • Необходимости использования внутреннего пространства Чем круче уклон, тем меньше места остается под кровлей, но подъем должен быть достаточным для свободного перемещения.
  • Веса снежного покрова. Данный критерий имеет решающее влияние, при отсутствии возможности схода снега нагрузка на скаты увеличивается до полутонны на 1 м2 и более.

    В регионах с обильными снегопадами уклон скатов таких крыш составляет как минимум 40 °, лучше – 60 (именно при таком угле снеговой нагрузкой можно пренебречь, в остальных случаях она прибавляется с поправочным коэф. от 1 до 0,33).

Более подробно о расчете угла наклона скатной крыши можно прочитать здесь.

Как вычислить высоту конька?

Высоту конька вычисляют по чертежу поперечного сечения кровли. Разрез представляет собой равнобедренный треугольник, где стороны – стропила, а основание — пролёт между несущими стенами.

При расчёте на чертеже в центре основания будет находиться торец центрального ригеля, а на вершине треугольника – торец конькового прогона.

Высота конька будет вычисляться, как высота данного треугольника. Зная наклон, параметр определяют как произведение длины стропильной ноги на синус угла между балкой перекрытия и стропилом.

Алгоритм расчёта высоты конькового прогона можно выразить следующей формулой:

H=b*tga, где:

  • H – высота конька;
  • b – это ½ часть торцевых стен;
  • a – уклон скатов.

Определить тангенс можно с помощью специальной таблицы Брадиса.

foto42074-15

Размеры обрешётки

Методика расчета обрешетки достаточно проста. Для нахождения параметров обрешетки знать площадь кровли и размер пиломатериалов.

К примеру, S крыши — 100 м², а параметры доски 25×150×4000 мм (толщина, ширина и длина), то:

  • площадь одной доски = 0,15 * 4 = 0,6 м²;
  • количество досок для обрешетки 100 / 0,6 = 167 шт.;
  • объем (в м³) одной доски 0,15 × 0,025 × 4 = 0,015 м³;
  • объем всех досок 100 × 0,015 = 1,5 м³.

Для обустройства сплошной обрешетки потребуется 1,5 м³ досок. Для разреженной — нужно выполнить корректировку расчетов. Вносится новая составляющая – шаг между досками.

Если планируется сделать сплошную обрешетку, то достаточно взять удельный вес материала, который планируется использовать. Например, вес плиты ОСП или фанеры составляет 650 кг/м³.

Количество кровельного покрытия на дом

Кровельное покрытие имеет разные формы и соответственно укладывают его по-разному. Алгоритм подсчёта количества кровельного покрытия можно выразить следующим образом:

Sкр = 2(Sв + Sтр) = 2(bh/2 + h1(a1 + b1)/2) = bh + h1(a1 + b1), где:

  • Sкр – искомая площадь вальмовой кровли;
  • Sв – площадь вальмы;
  • Sтр – площадь бокового ската;
  • b – основание вальмы;
  • h — её высота,
  • h1 – высота трапеции;
  • a1 – длина конька;
  • b1 – длина нижнего карниза с учётом свесов.

Если исходить из площади всей кровли 4-хскатной крыши, то можно рассчитать только площадь лицевой поверхности элементов покрытия кровли. Между тем определённая часть поверхности материала будет скрыта перехлёстами плиток или панелей при их креплении на крыше.

foto42074-25То есть, реальная потребность в площади материала будет превышать общую площадь кровли.

Поэтому для грамотного расчета необходимого количества материала в норму расхода на единицу площади скатов закладывают коэффициент запаса.

Например, для профлиста шириной 850 мм лицевая размер составит 750 мм за счёт перехлёста волн панелей. По длине панели перекрываются с обеих сторон на 50 мм.

Отсюда вывод, что одна панель профлиста размером 3000 х 850 мм при укладке её на крышу «теряет» полезную площадь в размере (0,85 – 0,75) х (0,5 х 2) = 0,1 м2.

Но ещё надо учитывать дополнительный расход материала при крое для граничных участков. Следовательно, при подсчёте потребности кровельного материала нужно площадь крыши умножить на коэффициент 1,2 и разделить на площадь одной панели профнастила.

Сервисы

Чтобы не заниматься скрупулёзным подсчётом расходных материалов, можно воспользоваться сетевыми онлайн-калькуляторами, коих в Интернете можно обнаружить немалое количество.

Наиболее востребованные онлайн-калькуляторы для стропильной системы:

Для подсчёта расхода кровельного покрытия можно воспользоваться следующими сервисами:

Слепо доверять онлайн-сервису не стоит. Все результаты следует перепроверять. Желательно привлечь к проверке специалиста.

Видео на тему

Посмотрите полезное видео, как рассчитать четырехскатную крышу онлайн:

Заключение

Иногда с целью экономии застройщики берутся за проектирование крыши самостоятельно, не имея за плечами опыта в этом деле. Это может иметь печальные последствия. В этом случае лучше обратиться к профессионалам.

Они выдадут качественную документацию и возложат на себя ответственность за достоверность проекта.

Комментарии
  • Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: