Как рассчитать высоту двускатной крыши дома. Как рассчитать высоту конька двухскатной крыши: особенности расчетов и проектирования
Одним из основных элементов строения является крыша. От ее качества и правильно выбранной формы зависят жизнеспособность дома и покой его жильцов.
Любая скатная крыша состоит из нескольких основных элементов. К ним относятся:
- Стропильная система;
- Обрешетка;
- Кровля.
Предварительный расчет при проектировании дома должен помочь определить необходимое количество материалов для его строительства. Исходя их этого составляется бюджет (смета) расходов. Рассчитать стоимость крыши невозможно без определения ее формы и высоты.
Виды крыш
В современном строительстве распространены практически все существующие в архитектуре формы крыш. Широко распространены и двухскатные, а также четырехскатные (вальмовые) виды.
Кроме них встречаются и шатровые кровли, и куполообразные, и ломаные (мансардные) и сложные многоскатные.
Среди получивших наибольшее распространение чаще всего встречаются крыши двухскатные, представляющие собой несложную конструкцию, состоящую из двух наклонных скатов и двух фронтонов – вертикальных стен треугольной формы.
Крыши двускатной конструкции обычно монтируют на , . Оригинально смотрится и двухскатная крыша с мансардой.
Стропильная система таких кровель состоит из спаренных расположенных под углом к горизонтальной линии деталей. Обеспечивает их устойчивость дощатая или сплошная обрешетка.
Верхняя часть двускатных крыш, место стыка стропильных ног получило название конька. Это самая верхняя часть всего здания на которую многие владельцы частных домов устанавливают декоративный .
Для определения площади крыши и расчета количества досок для обрешетки, кровельного материала и длины самих лаг необходимо научиться рассчитывать высоту конька.
Быстро и точно произвести расчёт двухскатной крыши, в том числе определить высоту конька можно и с помощью онлайн-калькулятора в сети интернет.
Параметры, влияющие на высоту крыши
Крыша – верхняя часть здания, поэтому она воспринимает все нагрузки, приходящиеся на него. В зимний период – это скопление снега на кровле, в течение года – ветровое воздействие, которое тем больше, чем больше площадь скатов и чем круче они расположены относительно горизонтали.
При проектировании можно немного снизить влияние погодных факторов. Так, при использовании гладких кровельных материалов, таких как профлист или металлочерепица, можно значительно снизить количество снега, который будет скапливаться. При достаточном он будет соскальзывать вниз, не увеличивая значительно нагрузку на стропильную систему и обрешетку.
Для снижения ветровой нагрузки желательно изготавливать крыши с меньшим уклоном. Но это чревато образованием больших сугробов, которые при таянии снега могут привести к обрушению кровли. Следовательно, необходимо найти «золотую середину» между увеличением и уменьшением угла наклона кровли.
Определяем высоту конька
Способ первый – математический
Для расчета высоты конька двухскатной крыши необходимо представить её конструкцию в поперечном разрезе. Она будет представлять собой равнобедренный треугольник. Следовательно, высота конька будет являться высотой этого треугольника.
Построив высоту (перпендикуляр к основанию треугольника) получим два прямоугольных треугольника, в которых один из катетов и будет определять необходимый нам параметр. Второй катет может быть определен делением на 2 общей ширины дома.
Для соблюдения оптимальных условий эксплуатации дома в условиях большого количества осадков и достаточно сильных ветров угол уклона скатов крыш берут в диапазоне 20о - 45о. Рассчитать высоту конька двухскатной крыши, исходя из указанных параметров, поможет теорема Пифагора и таблица Брадиса.
По известной всем со школьных лет теореме длина одного катета (высота конька) будет определяться как произведения второго катета (половина ширины дома) на тангенс угла, противолежащего искомому катету (угол уклона кровли).
Приведем величину тангенса углов от 20о до 45о с шагом 5о.
Для примера рассчитаем высоту конька для стандартного деревянного дома 6х8 метров, расположенного в средней полосе нашей страны, с углом уклона крыши в 40о. В соответствии с приведенной выше формулой, имеющийся в нашем распоряжении катет будет иметь длину 3 метра (6:2=3).
Тангенс угла 40о определим по таблице. Он равен 0, 839. Умножаем известные нам числа и получаем:
Таким образом, при указанных параметрах высота конька от дома будет составлять 2,517 метров.
Способ второй – графический
Менее точно без использования математических формул и таблиц можно определить высоту конька, выполнив изображение разреза крыши в небольшом масштабе. Для этого начертите равнобедренный треугольник и проведите медиану, которая будет одновременно высотой.
Угол при основании треугольника необходимо точно начертить, используя транспортир. При поправках на точность математических инструментов можно получить приближенное значение искомых величин.
Важно! После завершения процесса монтажа конька на крышу, необходимо осуществить покрытие конькового прогона облегченной боковой черепицей. Этого требует устройство конька скатной крыши.
Таким образом рассчитывается высота конька двускатной крыши. При планировании использовать чердачное помещение необходимо определить оптимальные параметры внутреннего пространства для свободного перемещения жильцов и гостей дома.
Смотрите видео о строительстве конька для двускатной крыши и установки стропил:
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.
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.
Возведение крыши дома является завершающим этапом строительства и требует знаний о том, как рассчитать ее правильно.
Завершающий этап строительства дома — возведение крыши.
Что нужно учесть при расчете высоты крыши?
Крыша считается одним из самых важных элементов дома. При условии правильного выполнения она дополняет внешний вид дома, сохраняет тепло и комфорт внутри помещений. Как рассчитать высоту крыши? Для этого следует учитывать несколько факторов:
Для определения высоты крыши необходимо учитывать следующие факторы: количество скатов и угол наклона, форму крыши, высоту всего здания, вид материала.
- количество скатов и угол их наклона;
- форму;
- высоту всего здания;
- природные факторы (силу ветра, среднее количество осадков в год и др.);
- вид материала;
- пожелания хозяина дома.
Кроме того, увеличить размер конструкции может конек крыши, от которого зависит строение стропильной системы. Без знания этого параметра сложно рассчитать общую площадь кровли и количество материалов, необходимых для дальнейшей работы. Параметры конструкции будут зависеть и от других элементов: слоя утеплителя, снегозадержателей и др.
Если расчеты выполнены правильно, это позволит не только повысить прочность конструкции, но и сэкономить на
покупке строительных материалов, не переплачивая за излишек.
Способы расчета зависят от вида крыши дома.
Это важно учитывать, чтобы получить точные результаты.
Существует несколько основных видов крыш:
- двускатная;
- односкатная;
- четырехскатная;
- мансардная;
- шатровая.
Вернуться к оглавлению
Как рассчитать размер конька?
Таблица расчета минимального угла наклона для разных видов крыш.
Для правильного расчета конструкции крыши необходимо вычислить высоту конька. Он влияет на то, каким будет угол наклона ската и сколько потребуется средств для строительства.
Угол наклона зависит от материала, из которого планируется делать кровлю. Некоторые покрытия можно укладывать на кровлю с наклоном от 15 до 60°, другие — от 11 до 90°.
Важно учитывать функциональность и внешний вид будущей крыши. Плоская кровля испытывает значительную нагрузку по мере накопления снега. Слишком острая кровля выглядит не эстетично, к тому же увеличивается ветровая нагрузка. Оптимальным для европейской части континента считается угол наклона ската от 35 до 40°.
Коньковый прогон (конек) представляет собой горизонтально расположенный брус, который является стыком двух скатов кровли, именно на этот элемент опираются стропильные ноги. Обычно коньковый прогон применяется для двускатной кровли. Он может быть сделан из разных материалов в зависимости от материала основной часть кровли. Чаще всего используется оцинкованный кровельный прогон.
Для расчета высоты конька нужно вооружиться знаниями, полученными на уроках геометрии. Примите коньковый прогон за катет прямоугольного треугольника, длину дома — за второй катет / 2 и длину ската — за гипотенузу. Затем следуйте правилу: длина одного катета прямоугольного треугольника равняется длине второго катета, умноженного на тангенс угла при основании.
Вернуться к оглавлению
Расчет односкатной и двускатной конструкции
Высота конструкции вычисляется по формуле: ширину здания надо разделить на 2 и умножить на тангенс угла наклона.
Односкатная крыша — самый легкий вариант, поэтому ее расчет и возведение не требуют большого опыта строительных работ. Для того, чтобы получить высоту односкатной кровли, нужно измерить ширину здания в сантиметрах. Затем полученное число разделить на вторую цифру показателя оптимального уклона кровли. Так, если рекомендуется соотношение 1:5, то ширину здания нужно делить на 5. В результате получится число, которое показывает высоту односкатной крыши.
Чтобы рассчитать высоту крыши с двумя скатами, сначала нужно определить угол уклона. Чаще всего он составляет 30-50°. Меньший угол приведет к тому, что на поверхности будет скапливаться снег, что увеличит нагрузку на стропильную систему. Если уклон будет больше 50°, то усилится ветровая нагрузка.
Вычислить высоту конструкции можно по формуле: ширину здания разделить на 2 и умножить на тангенс угла наклона. Например, нужно определить высоту кровли дома шириной 8 м. Крыша двускатная, ее угол наклона — 35°. Коэффициент высоты (тангенс 35) равен 0,7. По формуле, ширину дома нужно разделить на 2 и умножить на коэффициент 0,7. В результате высота будет равна 2,8 м.
Вернуться к оглавлению
Расчет четырехскатной конструкции
Четырехскатная кровля на сегодняшний момент считается наиболее прочной, а кроме того, она отличается привлекательным внешним видом. Такая конструкция позволяет с легкостью монтировать отдельные элементы, например, окна.
Существуют 2 основные разновидности крыш:
- шатровые;
- вальмовые.
Виды скатных крыш: а – пологая двухскатная; б – крутая двухскатная; в – вальмовая четырехскатная; г – односкатная (в форме парты); д – ломаная (мансардная) двухскатная; е – шатровая четырехскатная.
Отличительной чертой шатровых крыш является одинаковая форма и площадь всех скатов. Шатровые крыши возводят на зданиях с одинаковой длиной сторон, они хорошо выдерживают ветровую нагрузку, что делает их идеальным вариантом для местности без определенного направления ветра.
Вальмовые крыши состоят из двух трапециевидных скатов и двух треугольных — вальмов. Конструкция такой кровли достаточно сложная, требует покупки большого количества дорогих материалов, но она отличается прекрасным внешним видом, идеально подходит для создания мансард. В вальмовых крышах часто встречаются встроенные элементы, например, окна.
Углы наклона вальмовых кровель достаточно большие, что делает их не лучшим вариантом для местности с сильным ветром. Это ограничение можно обойти с помощью установки дополнительной защиты, что потребует денежных вложений.
Для того, чтобы рассчитать высоту четырехскатной крыши, можно воспользоваться той же формулой, которая использовалась для расчета двускатной. Кроме этого, нужно вычислить высоту конька и системы стропил. Тщательные расчеты объясняются более сложным строением, необходимостью правильно подобрать несущие конструкции.
Оптимальная высота вальмовой кровли зависит от высоты мансарды. Чаще всего расстояние от пола до конька составляет 2 м плюс 50 см на утепление и обшивку.
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.