Расчет высоты кровли двухскатной крыши. Конек крыши как важный элемент кровельной системы
Чем меньше высота конька, тем меньшими будут углы скатов. Как результат, на такой крыше будет сильнее задерживаться снег, который при значительном скоплении может привести к непосредственному повреждению материала.
Если же двухскатная кровля имеет высокий конек с большой площадью скатов, то при сильных порывах ветра она может разрушиться (прочитайте также: " "). Как видим, крыша поддается значительным воздействиям, которые могут привести к критическим результатам.
В данной статье мы как раз и поговорим о том, как рассчитать высоту крыши.
Что такое двускатная крыша?
Существует много различных видов кровель, но наиболее распространены три из них:
- односкатная;
- щипцовая (двускатная);
- четырехскатная.
Как осуществить расчет высоты крыши?
Для того, чтобы провести расчет высоты крыши необходимо определится с углами наклона скатов. Для этого пользуются нормативными документами, которые регламентируют данный вид работ. К ним относят Свод правил СП20.13330.2011, который основывается на СНиП 2.01.07-85 “Нагрузки и воздействия”. В этом документе доступна простая формула расчета снеговой нагрузки для двускатного типа крыши и формула расчета ветрового воздействия (подробнее: " "). Допустимый угол наклона крыши зависит от региона и его климатических условий. Для центральных регионов РФ этот показатель нормально колеблется в пределах 30-45 градусов.
Как рассчитать конек крыши
Завершение расчетов
По своей сути, расчет высоты крыши для остальных типов конструкции почти не отличается, так как в итоге, скаты формируют гипотенузу. Важно также помнить, что чем шире дом, тем меньшие углы скатов можно получить, таким образом поднимать конек не на такую высоту. Это особенно важно, если чердак планируется сделать используемым или жилым.
Январь 21, 2017
Как можно рассчитать высоту крыши дома?
Возведение крыши - один из ответственных строительных процессов, от качества выполнения которого напрямую зависят эксплуатационные характеристики самой кровли и всего здания. Строительство должно начинаться с расчета и проектирования кровельной конструкции на бумаге. Одним из важнейших данных для расчета является высота конька, в связи с которой находятся углы наклона скатов, тип кровли и количество строительных материалов. Разберемся, как самостоятельно рассчитать высоту крыши разных конструктивных типов.
Создание плана крыши и вычисление ряда ее параметров имеет важное значение для последующего монтажа. Заблаговременный расчет помогает:
- Заранее вычислить количество необходимых строительных материалов и не прогадать при их покупке в большую или меньшую сторону.
- Еще на этапе проектирования продумать и распределить различные системы, такие как водосточная, снегоудерживающая и т. д., и определить их место в будущем проекте.
- размеры дома;
- планы на использование подкровельного пространства;
- планируемая форма крыши и количество ее скатов;
- угол наклона скатов;
- нагрузка на кровельную конструкцию: ветровая, снеговая и т. д.;
- вид кровельного покрытия.
В настоящей статье мы рассмотрим, как правильно рассчитать высоту для трех наиболее распространенных кровельных конструкций.
Вычисление высоты двускатной крыши
Двухскатный тип кровли прост в проектировании и возведении. Конструкция этого вида подразумевает наличие двух плоскостей, которые стоят на противоположных несущих стенах и, смыкаясь на коньке, образуют треугольник с равными сторонами.
Расчет высоты конька двускатной крыши находится в прямой зависимости от величины угла наклона скатов.
Вычисление подъема конька наиболее часто связано с желанием обустроить под ней жилую комнату. Для данных видов четырехскатной кровли возвышение конструкции для создания жилого помещения должно быть не менее 2,5 м.
Проектирование мансардной крыши
Мансардная или также имеет два ската, особенностью которых является характерный излом. Он позволяет увеличить пространство под крышей и делает ломаную конструкцию одной из наиболее приспособленных для создания мансарды.
Ломаного типа начинается с вычисления углов наклона всех скатных поверхностей кровли. Эксперты в области строительства рекомендуют определять углы наклона мансардной конструкции практическим методом, используя правило золотого сечения. Для этого необходимо на бумаге вписать эскиз будущей кровли в круг. Такой метод позволит избежать таких конструктивных недочетов, при которых ломаная конструкция выглядит не эстетично.
Проектирование и расчеты - важные и основополагающие этапы в создании крыши. Их грамотное и правильное выполнение является залогом возведения надежной и эстетически привлекательной кровли, которая прослужит долгие годы.
От высоты расположения конька крыши зависят эстетические показатели, архитектурная специфика и технические характеристики дома. Крайне важно при разработке проекта грамотно определить правильный размер конструкции. Для получения идеального результата мы предлагаем вам сегодня разобраться как рассчитать высоту конька двухскатной крыши, и каким методом лучше пользоваться в самостоятельных вычислениях.
Коньком называют горизонтальное ребро двухскатной крыши, образованное в месте соединения вершин ее наклонных плоскостей.Высоту конька без малейших сомнений отнесем к наиболее значимым параметрам, задающим пропорции крыши.
Как занижение, так и завышение ее может привести не только к нарушению архитектурной картины, но и к проблемам в эксплуатации. Горячее желание владельца дома воплотить собственные идеи нередко идет в разрез с техническими предписаниями, ознакомление с которыми поможет избежать серьезных ошибок.
Для того чтобы процесс исследования изучаемой величины был проще и понятнее представим будущую крышу в форме равностороннего треугольника. Это самый распространенный вариант. Кроме него есть асимметричные двухскатные крыши с различающимися по площади скатами.
Однако угол наклона обоих конструктивных составляющих чаще всего равен, потому высота конька вычисляется по стандартной схеме.
Равносторонний треугольник разобьем для удобства на две симметричные части. Проходящая от вершины треугольника до его основания линия – ось симметрии представленной нами фигуры, она же катет прямоугольного треугольника и высота конька.
Ориентир №1: Атмосферные явления
С климатической данностью спорить бессмысленно, необходимо подстраиваться под ее непреклонную диктовку и приспосабливаться. К атмосферным явлениям, оказывающим влияние на выбор высоты конька, относятся:
. В областях, погодные условия которых отличаются частыми порывистыми ветрами, принято сооружать пологие и низко-скатные кровельные конструкции с углом наклона до 10º. В регионах со слабыми и умеренными ветрами высота конька может быть любой.Обозначенные характеристики подскажет местная метеослужба. Можно самостоятельно найти их в сборнике с правилами и таблицами по строительной климатологии СНиП 23-01-99 или по приведенным в СП 20.13330.2011 картам районирования.
Ориентир №2: Наличие чердака
В семействе двухскатных крыш есть чердачные и бесчердачные представители. В первом случае пространство чердака отделено от коробки дома потолочным перекрытием. Их также именуют «раздельными», что подтверждает архитектурную независимость помещений между кровельной конструкцией и перекрытием.
Чердачные представители бывают жилыми и нежилыми. Высоту конька жилых крыш задает удобство перемещения. Конструкции с эксплуатируемым чердаком сооружаются в основном по , предполагающей строительство стропильной системы из двух ярусов.
Высота конька эксплуатируемой чердачной крыши складывается из двух величин: высоты нижней части крыши и высоты вершины крыши, водруженной на нижний ярус. Высотный размер нижнего яруса обычно принимается от 2,0 до 2,3 м.
Вычисляется сложением роста самого высокого из будущих владельцев и запаса в 30 – 40 см, необходимых для удобства и безопасности перемещения. Размер верхушки ломаной крыши произвольный, зависит от вкусовых предпочтений хозяев.
Высота конька нежилых чердаков определена противопожарными нормами. К тому же размер чердачного пространства не должен создавать препоны для технического обслуживания. Регламент строительных нормативов указывает что, на чердаке должен быть сквозной проход вдоль всей крыши не менее 1,6 м по высоте и 1,2 м по длине. На коротких участках сложносоставной конструкции ширину и высоту сквозного прохода можно уменьшить на 40 см в обоих направлениях.
Во втором «бесчердачном» случае пространство под крышей не отделено от коробки перекрытием. Обычно оно расположено ниже: на уровне потолочной системы предыдущего этажа. Бесчердачные крыши именуются «совмещенными», что как раз и говорит о соединение пространства под крышей с частью пространства стопы.
Яркие представители конструкций без чердака относятся к . Возводят их по обычной двухскатной схеме, но мауэрлат укладывается на стены высотой не менее 1,4 м. Высоту конька половинчатой мансарды отсчитывают от нижней грани мауэрлата.
Практичность сооружения полумансардной крыши в регионах с высокой ветровой нагрузкой сложно переоценить. Благодаря ее возведению на кровлю действует минимальная боковая нагрузка, а владельцы получают удобный и весьма просторный дополнительный этаж.
Без чердака и чердачного перекрытия сооружают невысокие , небольших бытовых построек, складов. Устройство перекрытия в таких ситуациях и не экономично, и неразумно с точки зрения доступа для технического обслуживания.
Ориентир №3: Тип кровельного покрытия
Мы уже представили двускатную крышу равносторонним треугольником. А высоту конька представили катетом его прямоугольного собрата, полученного при делении конструкции на две симметричные части. В созданной нами геометрической фигуре все компоненты взаимосвязаны, включая углы и длины сторон.
Нам как проектировщикам крыши интересен угол ее уклона, т.к. он находится в прямой зависимости от типа и технических характеристик кровельного покрытия. Он-то и поможет определить оптимальную высоту проектируемой конструкции.
Есть несколько правил подбора кровельного материала с учетом высоты конька и крутизны крыши, это:
- Чем меньше штучные элементы кровли, тем больше обязан быть угол наклона скатных плоскостей. Многочисленные стыки штучных покрытий создают предпосылки для проникновения влаги под кровлю, потому надо ускорить сход осадков.
- Чем ниже крыша, тем меньше стыков и швов должно быть на покрытие. В приоритете для обустройства крупнолистовые и рулонные кровли.
- Чем тяжелее покрытие, тем круче следует строить крышу. Вес массивных элементов будет распределяться в проекции на единицу площади основания. В результате, чем выше конек, тем меньший груз давит на стропильную систему и перекрытие.
Правда, обустройство крутой крыши с высоким коньком обойдется дороже. На возведение конструкции с уклоном в 45º материала уйдет в 1,5 раза больше, чем на покрытие пологой крыши крутизной до 7 — 10º. А если скаты будут наклонены под углом в 60º, расходы вырастут в двукратном размере.
Обычно интервал подходящих углов наклона производителями кровельного покрытия обозначаются в инструкции. Рекомендацией изготовителей стоит следовать во имя долгосрочной службы сооружения.
Зная рекомендованный угол наклона, ширину карнизных свесов и размеры коробки дома, можно в ходе несложных геометрических построений найти высоту конька. Однако в проектировании крыш применяется не только графический метод.
Уклон скатов обозначается градусами, процентами или десятичной дробью, в числителе которой указана высота конька, в знаменателе – половина перекрываемого пролета. Все три выражения наклона взаимосвязаны, но на стройплощадке удобнее пользоваться последним вариантом.
Немного найдется желающих откладывать угол наклона ската строительным транспортиром на объекте. Тем более что процесс установки наслонных стропил, например, производится на уже установленный коньковый прогон. Т.е. знать высоту расположения конькового прогона надо загодя. Это еще одна из веских причин, стимулирующих интерес к вычислению высоты конька.
К процентному выражению уклона крыши сложилось общее отношение и в среде мастеров, и в среде домашних умельцев. Проценты только помогут запутаться. Самый приемлемый метод отображения уклона – это отношение высоты конька к половине перекрываемого пролета. На стройплощадке он используется чаще всего.
Зная высоту конька, можно не подглядывать ежеминутно в проектную документацию. Просто путем измерений определяется середина фронтонной стены. В полученной точке строго вертикально прибивается брусок или жердь. От верхней грани предварительно установленного на стену мауэрлата вверх откладывается исследуемый нами размер. На него ориентируются при строительстве стропильной системы.
Способы определения высоты конька
Для расчетов высоты конька двухскатной крыши, площади плоскостей и прочих размеров проектируемой конструкции в сети есть значительное количество программ-калькуляторов. Все вычисления проводятся автоматически, радует скорость и простота процедуры. Правда, проверить итоги расчетов сложно без наглядного представления о запланированной конфигурации крыши. А еще при случайном введении ошибочного числа обнаружить «удивительные» размеры можно будет только на стройплощадке. Потому лучше заранее разобраться в особенностях построения и вычислений, чтобы банальный огрех не стал причиной сверхвысоких затрат.
Самостоятельным проектировщикам потребуются воспоминания о школьном курсе тригонометрии и желание строить схемы в масштабе, пользуясь монитором или обычным бумажным листком.
Математический и графический методы
Для определения высоты конька кровельной конструкции применяются следующие методы:
- Математический . Заключается в вычислении размера по формуле расчета длины одной из сторон прямоугольного треугольника.
- Графический . Заключается в построении схемы крыши в масштабе с получением высоты конька.
Для производства математических вычислений применяется формула a= b × tgα, где а – искомая высота конька; b – половина ширины пролета; tgα – угол уклона, выбранный владельцем дома на основании технических предписаний и рекомендаций изготовителя кровельного покрытия.
Графическим способом высота конька определяется при пересечении оси симметрии крыши и линии ската, отложенной под заданным углом от крайней точки карнизного свеса. Разберем один из наглядных примеров графического построения для получения представления о процессе.
Отметим важный нюанс. Описанными способами вычисляется подъем крыши, а не полная высота конька. Реальное значение зависит от технологии крепления верха стропилин. В висячих системах высота конька остается без изменений. Аналогично в наслонных вариантах, если вершина стропилины не выступает над линией конькового прогона.
Если верха стропильных ног возвышаются над прогоном, то к подъему крыши следует прибавить 2/3 толщины доски или бруса, использованного в строительстве стропильной системы. Считается, что глубина врубки уменьшает толщину материала на треть.
Сооружаемой поверх стропилин обрешеткой и толщиной кровельного покрытия обычно в расчетах пренебрегают. Легких отклонений при строительстве крыши практически не избежать, по сути, 5-7 см кровли с обрешеткой почти не на что не влияют.
Практический пример расчета
Разберем на конкретном примере процедуру вычисления высоты конька. Так рассчитывают размеры двускатной крыши североамериканские плотники, специализирующиеся на строительстве малоэтажных каркасных домов. Принципиально процесс ничем не отличается от действий мастеров в других странах.
В примере есть чисто технологическая специфика: узел крепления нижних пяток стропильных ног к основанию крепится врубкой. Стропилины опираются на коньковую доску. Если этого не учесть при составлении схемы и выполнении расчетов, изменится уклон, что крайне нежелательно при выборе граничного значения угла наклона, рекомендованного производителем покрытия.
В основе самостоятельных построений все тот же равносторонний треугольник, разделенный на две симметричные половины. Нам известна ширина пролета коробки дома и угол наклона, т.к. он подбирается в соответствии с типом кровельного покрытия.
Алгоритм вычисления высоты конька сводится к ряду следующих действий:
- Построим масштабированную схему и нанесем на нее точные размеры обустраиваемой коробки. Самый удобный и понятный масштаб 1: 100, согласно которому 1 см отображает в масштабе 1 м. Если работать с таким уменьшением некомфортно, можно подобрать масштаб мельче или крупнее.
- Найдем середину пролета и от полученной точки вверх прочертим ось симметрии крыши.
- От угла коробки откладываем транспортиром угол уклона проектируемой крыши. Проводим согласно отмеченному углу линию уклона.
- Пересечение оси симметрии крыши и линии уклона скатов, т.е. диагонали, даст нам возможность прикинуть, на какой высоте будут располагаться доска конькового прогона.
- Очерчиваем схематически абрис конькового прогона и опорной стойки, на которую будет укладываться прогон. Их ось симметрии обязана совпадать с осью симметрии крыши. Нужно просто в обе стороны от оси отложить половину толщины коньковой доски и провести произвольные линии.
- Линия основания треугольника, диагональ и близлежащая боковая грань конькового прогона вкупе со стойкой определяют искомый треугольник, вертикальный катет которого является подъемом крыши.
- Подъем уменьшаем на 1/3 толщины доски, т.е. на глубину врубки нижнего узла стропилин.
- От полученной высоты вверх откладываем ширину коньковой доски и вычерчиваем коньковый прогон, затем коньковую стойку.
- В масштабе вычерчиваем стропильную ногу, не забыв о том, что она просядет на 1/3 ширины из-за врубки. Для упрощения работы параллельно диагонали проводим прямую линию на расстоянии 2/3 толщины стропильной доски.
Проще говоря, высотой конька является сумма подъема крыши и 2/3 толщины стропильной доски. На практике безукоризненной точности все равно не будет, но погрешность можно считать несущественной и вполне допустимой по строительным нормам возведения деревянных конструкций, прописанным в сборнике СП 64.13330.2011. В идеале должны учитываться процессы сжатия и смятия деревянных деталей системы.
Видео-пример устройства конька
Ролик ознакомит с вариантом сооружения конька двускатной крыши, аналогичной описанной в примере конструкции:
Грамотно спроектированная крыша с правильно рассчитанной высотой конька будет отлично смотреться. Ее составляющие не создадут условий для протечек и преждевременного износа конструкции. Освоить предложенные нами методы вычислений совсем несложно.
Итак, нам необходимо произвести расчет высоты крыши. Прежде всего, выбираем тип крыши. Их довольно много, для примера мы выберем самые простые виды крыш: односкатную, двускатную и шатровую. Более сложные конструкции рассчитываются аналогично, так как каждый элемент сложной крыши и представляет собой один из перечисленных выше видов простых крыш. Затем определяем, каков должен быть угол наклона крыши. Все виды кровли (кроме мансардной) имеют один угол наклона. Он колеблется от 11 до 70 градусов, но наиболее приемлемым для российских широт решением считается угол 35-45 градусов. Связано это с тем, что плоские крыши с углом менее 35 градусов зимой испытывают большую снеговую нагрузку. С увеличением же наклона более 45 градусов, крыша начинает испытывать повышенные ветровые нагрузки.
Далее, вспоминаем геометрию. Высота конька является катетом в прямоугольном треугольнике, в котором вторым катетом выступает: для односкатной крыши – ширина дома; для двускатной крыши – ширина дома, деленная на 2; для шатровой крыши – диагональ дома, деленная на 2. Таким образом, высоту конька можно вычислить, умножив длину известного нам катета на тангенс угла наклона кровли. Таблицу тангенсов можно взять из любого учебника геометрии, а также на интернет-порталах, посвященных строительству (там они горделиво называются коэффициентами расчета высоты конька).
Например: у нас имеется дом шириной 8 м, на котором устраивается двускатная крыша с уклоном в 35 градусов. Тангенс 35 градусов равен 0,7. Высота конька, таким образом, равна 8м/2 х 0,7= 2,8м.
Расчет длины стропил и площади фронтона
Аналогичным образом можно рассчитать длину стропильной ноги – она в вышеописанном прямоугольном треугольнике является гипотенузой. Ее длина, соответственно, равняется длине известного катета, поделенной на косинус угла наклона кровли. Например: в доме шириной 8 м с двускатной крышей с уклоном в 35 градусов, длина стропильной ноги (до точки примыкания к стене и мауэрлату) будет равна: 8м/2 / cos35= 8м/2 / 0,819=4,88м. Прибавляем к получившемуся значению длину козырька крыши (0,3-0,5 м), и получаем искомую длину стропильной ноги.
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.
