Как рассчитать крышу по отношению к дому. Расчет высоты крыши
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.
У односкатной и двускатной крыш, зная высоту конька, легко можно рассчитать площадь фронтона: он представляет собой треугольник, в котором конек является высотой, а ширина дома – основанием. Расчет площади треугольника (напомним опять школьный курс геометрии) производится так: длина основания умножается на высоту и делится на 2. Таким образом, площадь фронтона в уже знакомом нам доме будет равна: 8 х 2,8/2=11,2 кв.м.
Как видите, расчет высоты крыши – дело несложное!
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.
Одним из основных узлов здания является кровля. Без нее сооружение не сможет прослужить долго и жить в нем будет невозможно. Крыша имеет сложную конструкцию и требует ответственного подхода во время проектирования и монтажа. Необходимо правильно выбрать не только ее форму, но и угол, под которым будут находиться скаты. Угол будет зависеть от того, как будет выполнен расчет высоты конька. Как узнать этот размер? Об этом речь пойдет в статье.
Что влияет на высоту конька
Конек крыши - это верхняя точка кровли. Она представляет собой горизонтальное ребро жесткости. Находится элемент на месте, где скаты приходят в одну точку. Высота конька является одним из основополагающих факторов, который может повлиять на форму будущей кровли. Неправильный выбор положения конька может привести к тому, что крыша не сможет удерживать предполагаемые нагрузки. Также это приведет к ухудшению внешнего вида кровли. Не все личные идеи в отношении конструкции кровли можно воплотить в реальность, т. к. они могут противоречить элементарным правилам выбора высоты конька. При расчетах учитывается несколько основных факторов, которые напрямую влияют на высоту конька. К ним можно отнести:
- атмосферные явления;
- способ использования подкровельного пространства;
- выбранный кровельный настил.
Эти параметры нельзя учитывать отдельно друг от друга, т. к. они напрямую взаимосвязаны между собой.
Атмосферные явления
Невозможно подстроить климат под форму кровли и высоту конька, поэтому приходится считаться с тем, какие условия есть в той или иной местности. Часто именно они являются определяющим фактором, того, сколько скатов будет у кровли и каким будет их угол наклона. Если дом будет построен в открытой местности, где нет лесов, тогда можно смело говорить о высоких ветровых нагрузках. Выбирая для кровли большой угол, можно столкнуться с тем, что она станет хорошим парусом, который можно будет легко снести при хорошем порыве. Именно поэтому для таких территорий подбирается угол скатов со значением до 10°. Не стоит переживать о том, что на крыше может задерживаться снежный покров. Его просто будет сдувать ветром.
Вода имеет свойство задерживаться на пологих поверхностях. Поэтому для местности, где часто бывают обильные дожди, потребуется подобрать острый угол, который может достигать 30 и более градусов. При этом вода сможет свободно уходить, не просачиваясь через щели. Если это произойдет, тогда стропильная система отсыреет и со временем рассохнется или будет уничтожена грибком. Когда планируется постройка жилища возле леса, где часто бывают снега, то угол кровли можно выбирать вплоть до 45°. В этом случае высота конька будет наибольшей по сравнению с двумя предыдущими случаями. Благодаря такому углу будет задерживаться меньшее количество снега, а также его можно будет легко удалить со скатов.
Совет! Сведения о том, какой угол, а соответственно и высота конька будет актуальна для кровли может подсказать местная метеослужба. Именно у ее сотрудников можно уточнить о преобладающих погодных условиях.
Подкровельное пространство
Это следующий фактор, который напрямую влияет на высоту конька. Пространство под кровлей может быть использовано различным образом. Раньше оно использовалось только для организации холодного чердака. На нем могли хранить различные вещи или продукты питания. В этом случае пространство было отделено от основного помещения только балками, на которые крепится отделка. Есть вариант и бесчердачной конструкции. В этом случае между подкровельным пространством и жилым помещением нет перегородки. Это также влияет на то, какая высота будет выбрана для конька кровли.
Подкровельное пространство, которое имеет разделение с жилым применяется не только для хранения вещей, но и как жилое. В этом случае его называют мансардой. Жилое помещение должно быть такой высоты, чтобы в нем было удобно перемещаться не сутулясь. Этот фактор влияет на высоту конька. Обычно для этих целей за основу берется цифра в 2,3 метра. Замеры производятся от нижнего яруса, на который монтируется кровля. В этом случае важно учитывать наибольших рост жильцов. К нему прибавляется запас в 40 см, чтобы головой не цеплять электрические приборы и перегородки.
Когда чердак является неиспользуемым, тогда его высота определяется нормами пожарной безопасности. Высота конька в этом случае должна быть такой, чтобы не возникало препятствий при необходимости передвижения внутри в экстренной ситуации или во время обслуживания стропильной системы. За основу высоты берется цифра в 1,6 метра по высоте, чего будет достаточно для человека. Ширина прохода при этом должна быть не меньше 1,2 метра. Если кровля является многоскатной и имеет сложную стропильную систему, тогда размеры в пролетах можно уменьшить на 40 см.
В случае когда подкровельное пространство является совмещенным с основным помещением, высоту конька можно сделать меньшей. Это позволит снизить затраты на отопление, а также принесет с собой уют. Обычно таким образом используется пространство у двухскатных крыш. В такой конструкции стены должны быть высотой не меньше 1,4 метра. При этом точкой отсчета для высоты конька служит нижняя часть мауэрлата. Такой вариант кровельной системы будет особенно актуален в местностях, где наблюдается большое количество ветров. Нагрузка при этом распределяется наилучшим образом.
Обратите внимание! Чердачное пространство не предусматривается в различных хозяйственных постройках. Это повлечет за собой дополнительные затраты, но часто не будет иметь практической ценности.
Кровельный настил
Каждое финишное покрытие для кровли требует или допускает определенный угол наклона, который напрямую влияет на то, на какой уровень будет поднят конек. Есть несколько факторов в отношении настила, которые влияют на угол ската. К ним можно отнести:
- размер элементов покрытия;
- высота кровли;
- вес покрытия.
Размер элементов покрытия влияет на количество стыков между ними. Чем меньше отдельные элементы кровли, тем больше швов между ними находится. Если сделать кровлю с таким настилом с минимальным углом, тогда есть большая вероятность, что влага просочиться в щели и нанесет вред кровельной системе. Чем больше размеры отдельных элементов для кровли, тем меньше можно делать угол наклона, а значит и меньше высоту конька. Любое кровельное покрытие имеет свой вес. Керамическая черепица намного тяжелее листового материала. Чтобы правильно распределить вес, который оказывает настил на кровлю и стены, необходимо правильно выбрать угол и расположение конька. Общее правило гласит, что чем тяжелее будет настил, тем острее должен быть угол.
Обратите внимание! Важно понимать, что с увеличением угла кровли, повышается и площадь каждого ската. Это означает, что материал уйдет больше, чем для кровли с меньшим углом уклона.
В строительстве принято обозначать угол кровли в градусах. Есть и другие варианты, среди которых есть процентное соотношение или дробь. В отношении последней в числителе указывается высота конька, а в знаменатель выносится цифра, равная половине пролета, который будет перекрыт. На строительной площадке не принято и неправильно ходить с большим транспортиром, чтобы выбрать требуемый угол. Обычно применяется обозначение в дробях. Стоит понимать, что монтаж наслонных стропил осуществляется на коньковый прогон, который установлен. Это означает, что высоту конька важно знать уже до начала процесса. Откладывается этот размер на рабочем объекте довольно просто. Достаточно определить середину стены, на которой будет смонтирован фронтон. В этой точке устанавливается деревянная или другая планка. С помощью отвеса или уровня выставляется она выставляется вертикально. С помощью рулетки от верхушки мауэрлата откладывается высота, на которой будет находиться конек.
Способы вычисления
Были разработаны два основных способа проведения вычисления:
- графический;
- математический.
Каждый из них может быть простым по-своему, поэтому их стоит рассмотреть подробнее.
Математический
Чтобы вычислить высоту коньковой балки математическим способом, потребуется вспомнить курс школьной геометрии. Проще проводить расчеты, если представить конструкцию кровли в виде простых геометрических фигур. Чаще всего двускатная крыша представляет собой равнобедренный треугольник. Если в нем провести высоту, то получиться два прямоугольных треугольника. Именно высота и является искомым, т. к. на ее вершине будет находиться конек. Эта высота является катетом прямоугольного треугольника, поэтому можно воспользоваться простой формулой для его расчета. Длина меньшего катета будет равна половине длины стены, на которой будет установлен фронтон. Если заранее определить угол, ската кровли, тогда можно будет воспользоваться теоремой Пифагора для определения длины большего катета или высоты.
Например, если было определено, что угол кровли для дома 10×12 метров будет составлять 30°, тогда можно просто определить высоту, на которой будет находиться конек. Для этих целей узнаем длину второго катета, поделив 10 на 2. По теореме Пифагора необходимо это значение умножить на тангенс выбранного угла кровли. Последний для 30° будет составлять 0,577. Если умножить 5 на 0,577, то результатом будет 2,885 метра. Именно на такой высоте и должна располагаться коньковая балка. Больше о расчетах можно узнать из видео ниже.
Графический метод
Точность графического метода будет зависеть от умений конкретного человека по определению размеров на глаз. Для этого рисуется изображение кровли в виде равнобедренного треугольника. При этом важно соблюсти заданный масштаб. Проще всего использовать для этих целей листок бумаги в клетку. Потребуется нарисовать прямоугольный треугольник. Половина длины стены известна также известен угол кровли. Производится черчение катета в масштабе, а угол кровли откладывается с помощью транспортира. После этого можно соединить получившиеся линии вторым катетом и измерить его с помощью линейки. После это согласно масштабу, производится перевод в реальное значение.
Обратите внимание! Графический метод не предоставляет такой же точности, как математический, поэтому использовать его для серьезных объектов не рекомендуется.
Резюме
Для расчета высоты конька доступно большое количество онлайн-калькуляторов, но все они отсутствуют на строительной площадке. Именно поэтому важно уметь находить конкретное значение, лишь используя свои знания. В статье было показано два метода, как это можно сделать.
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.
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.
Необходимость проведения расчетов высоты крыши
Дом будет выглядеть гармонично, при условии, что внешний вид кровли дополняет его архитектурное оформление. Для этого требуется грамотно вычислить высоту крыши по отношению к ширине дома. Давайте рассмотрим, как выполняется расчет высоты крыши , какие есть нюансы в расчетах.
В соответствии с принятой терминологией, высотой конька – это расстояние между серединой основания кровельной конструкции и ее высшей точкой.
От величины данного параметра зависят такие характеристики:
- Угол наклона скатов. Чем больше высота конька четырехскатной крыши , тем круче получается уклон кровли дома. В регионах, где зимой выпадает большое количество снега или в течение года часто идут проливные дожди, угол наклона скатов должен составлять 20 - 50 градусов.
- Площадь кровельной поверхности. Чем крыша выше, тем большая у скатов площадь, а значит увеличиваются затраты на проведение монтажа. Это связано с большим количеством стройматериалов, требуемых для возведения стропильной системы.
- Несущая способность кровельного каркаса. С увеличением высоты вес конструкции возрастает, как и нагрузка от слоев «пирога». По этой причине возникает потребность в усилении каркаса путем монтажа дополнительных элементов.
Имеется 2 методики, как узнать высоту крыши:
- рассчитать искомую величину в зависимости от размера желаемого уклона;
- сначала определиться с данным параметром, а потом только вычислять, какой при этом должен быть наклон скатов.
Выбор высоты конструкции
При проектировании необходимо знать высоту кровли, поскольку эта величина оказывает существенное влияние на ее эксплуатационные характеристики.
Владение информацией, как определить высоту крыши дома, поможет просчитать и создать ее проект, который будет отвечать климату региона и назначению постройки. В результате кровля прослужит гораздо дольше и ей реже потребуется обслуживание.
При проектировании конструкции крыши нужно учесть следующее:
- Среднегодовое количество осадков. Чем больше этот показатель, тем выше следует делать конек.
- Ветровую нагрузку. На местности с сильными ветрами обычно строят малоэтажные постройки с покатой невысокой кровлей.
- Назначение строения. Если проектом дома предусмотрено обустройство жилого мансардного помещения, тогда высоту конька нужно делать не меньше2,5 метра.
Как правильно рассчитать и определить высоту крыши, по отношению к ширине дома
Методика, как посчитать высоту крыши и конька, несложная. При проведении вычислений принято считать, что вертикальный срез кровли представляет собой равнобедренный треугольник, у которого основание равно ширине фронтона. При этом применяют математические формулы.
- Ширину конструкции делят на 2.
- Для определения уклона нужно выбрать угол между основанием и поверхностью кровельного ската.
- Далее по таблице Брадиса определяют тангенс этого угла.
- Половину значения ширины умножают на тангенс угла и получают высоту конька.
Обычно этот параметр выбирают так, чтобы наклон кровли составлял 25-45 градусов.