Способы и правила расчета высоты крыши относительно дома

Расчет стропильной системы

Монтаж вальмовой стропильной системы должен начинаться с расчетов параметров конструкции и чертежа. Основной целью этого мероприятия является выбор правильных материалов, способных нести вес всех материалов, нагрузку ветра и осадков. Главные величины, которые необходимо узнать для построения вальмовой кровли, это угол скатов и высота конька крыши.

Расчет угла наклона скатов и высоты конька

Угол наклона стропильной системы крыши может находиться в пределах 20-60°. Однако, угол меньше 35° не позволит создать под кровлей помещение с достаточной высотой потолка. Поэтому наклон крыши в 20-35° подойдет для хозяйственных построек.

Крыши жилых домов целесообразно устраивать под углом 40-60°. Выбор конкретной величины зависит от погодных условий региона. При снежных зимах лучше выбрать более острую конструкцию – снег с ее скатов будет лучше сходить. При больших ветреных нагрузках кровлю лучше делать более пологой, для избежания ее переворачивания.

Чем больше угол наклона кровли, тем сложнее ее схема и больше расход материалов на ее возведение.

Вычисление угла наклона и высоты конька, которые находятся в прямой зависимости друг от друга, возможно двумя способами:

• Если угол наклона выбран заранее: высота конька вычисляется как величина тангенса угла умноженной на половину ширины кровли;
• При заданной высоте конькового бруса: угол наклона равен высоте коньке, умноженной на 2 и поделенной на ширину здания.

Длина стропил

Размеры всех типов стропил вычисляются с применением теоремы Пифагора: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Остается разобраться какие значения элементов стропильной системы в каждом конкретном случае будут катетами, а какие гипотенузой.

• Центральные стропила выполняют роль гипотенузы в треугольнике с катетами, равными высоте коньковой балки и половине ширины крыши. Промежуточные стропила, расположенные на трапециевидном скате, имеют такую же длину;
• Величина центральных вальмовых стропил зависит от расположения конька. Как правило, конек равноудален от всех трех стен;
• Для нахождения длины угловых стропильных ног необходимо выбрать треугольник, в котором данный элемент является гипотенузой, а катетами являются центральная вальмовая стропильная нога и половина размера кровли;
• Для вычисления длины укороченных стропил необходимо знать шаг стропил.

Расчет шага стропильной системы

Расстояние между стропилами зависит от ширины дома и планов на подкровельное пространство.

Чем длиннее стропильные ноги, тем короче и шаг.

При планировании теплой комнаты шаг системы будет зависеть от выбранного утеплителя, так как он поставляется в определенных размерах:

• Минеральная вата подразумевает расстояние в 58 см;
• Пенополистирол требует шага в 60 см;
• Полиуретановая пена может использоваться при любом шаге.

На выбор шага влияет и наличие мансардных окон: расстояние между стропилами должно быть на 5-6 см больше ширины оконного проема.

Выбор сечения стропил

В зависимости от полученных данных выбирается материал для стропил. В любом случае предпочтительнее выбрать доски и брусья из хвойных пород деревьев, с влажностью не больше 22% без сучков и трещин. Все деревянные элементы будущей кровли должны быть обработаны специальным антисептиком для защиты древесины от гнили и вредителей.

Сечение стропил находится в зависимости от расстояния между ними и длины пролетов. Приведем общие сведения, рассчитанные для шага в 90 см:

• Длина стропильной ноги менее 3 м – сечение 50*150 мм;
• Менее 4 м – 50*200 мм;
• Менее 5 м – 75*175 мм;
• Менее 6 м – 75*200 мм.

При увеличении шага данные значения будут увеличиваться. Все усиливающие элементы всегда берутся большего сечения. Угловые стропила изготавливаются сдвоенными, так как несут гораздо большую нагрузку, чем остальные.

Площадь кровли

Схема кровли при своем создании требует и учета площади кровли и веса кровельного материала. Площадь вальмовой конструкции складывается из площадей своих простых фигур (треугольник и трапеция). Для расчета площади последней удобнее разбить ее на составные части (квадрат или прямоугольник и примыкающие к нему треугольники).

Расчет площадей фигур происходит по простым геометрическим формулам: площадь треугольника как половина основания, умноженная на высоту фигуры, площадь прямоугольника как произведение его двух сторон. Так как ранее размеры всех элементов системы уже были найдены, этот шаг не вызовет никаких затруднений.

Данные о площади позволят купить необходимое количество кровельного материала (не забудьте прибавить к полученному числу 15% для запаса) и вес кровли. От последнего значения также будут зависеть сечения элементов стропильной конструкции.

Односкатная крыша

Односкатная конструкция

При строительстве бани, многие решают сооружать односкатную крышу. В отличие от других типов, односкатную сделать значительно проще. Так, для ее обустройства нет необходимости возводить сложную стропильную систему. А если баня пристраивается к другому строению, то такая кровля будет продолжением существующей

Но несмотря на кажущеюся простоту при ее изготовлении важно учитывать ряд нюансов, например уклон

Угол уклона крыши определяется исходя из нескольких факторов, например, насколько большая снеговая и ветровая нагрузка в вашем районе. Также на определение угла влияет и выбранный кровельный материал. Если в вашем регионе количество снега большое, то угол наклона следует сделать более крутым от 15°. Это позволит снегу быстро сходить с поверхности, а также упростит его очистку. Если же в вашем регионе преобладают сильные ветра, то крышу, наоборот, необходимо сделать более пологой.

Ниже приводится диаграмма, на которой указывается допустимый угол наклона кровли при том или ином кровельном материале:

График уклона кровли

Конструкция крыши

Сама по себе конструкция очень простая. Угол ее наклона создается за счет перепада высоты двух противоположных стен. При этом также можно обустроить и чердачное помещение (по желанию). Если чердака не будет, то крыша одновременно может являться и потолком бани. Изнутри ее необходимо будет утеплить и подшить. Если же будет обустраиваться чердак, то необходимо дополнительно сделать перекрытие между чердаком и помещением.

Кровля имеет опору на стропила, которые укладываются на стены бани. Стропила монтируются с шагом от 0,6 м до 1,2 м. Сверху стропил изготавливается обрешетка, слой гидроизоляции и кровельный материал.

В качестве кровельного покрытия можно использовать профнастил, металлочерепицу, битумную черепицу, ондулин. Крайне редко выбирают шифер, так как этот материал значительно утяжеляет вес готовой односкатной крыши.

Для изготовления подобной кровли, необходимо иметь следующий набор материалов и инструментов:

• доска 40×60 мм для изготовления стропил и балок перекрытия;
• влагостойкая фанера или доска для изготовления обрешетки;
• гидроизоляционный материал;
• кровельное покрытие;
• доска для подшивки потолка;
• пленка для пароизоляции с металлизированным покрытием;
• утеплитель – базальтовая, стеклянная или минеральная вата;
• электролобзик;
• степлер;
• молоток;
• рулетка;
• нож;
• шуруповерт;
• антисептик для покрытия дерева.

Пошаговая инструкция

Формирование односкатной крыши начинается при возведении стен, т.е. одну выполняете более высокой. Если баня прямоугольная, то обычно это одна из длинных стен. Дальше процесс строительства выглядит следующим образом (на примере постройки из бруса):

• Если планируется выполнить чердак, то на уровне низкой стены необходимо сделать пазы по всему периметру для балок потолочного перекрытия. Расстояние может соответствовать расстоянию между стропилами. Паз тщательно обрабатывается антисептиком для дерева.
• Далее согласно размеру, выпиливаете балки перекрытия из толстой обрезной доски.
• Концы балок будут укладываться в изготовленные пазы. Для этого их необходимо пропитать полимерной гидроизоляционной мастикой и обернуть в рубероид.
• Крепление выполняется при помощи металлических скоб или шпилек к стене.
• На верхний брус укладываются стропила (мауэрлат). Чтобы их стянуть можно использовать металлические пластины или шпильки. Если длина ската между балками перекрытия и стропилами превышает 4 м, то дополнительно установите подкосы или опоры.

Установка стропил

• Фронтон крыши можно зашить досками.
• Если обустраивается чердак, то обязательно во фронтоне делается вентиляционное окно. В противном случае под кровлей будет накапливаться пар, что приведет к появлению конденсата.
• Поперек стропил сверху укладываете гидропароизоляционную пленку. Она должна немного провисать. Сверху нее к стропилам закрепляете бруски, а после, фанеру, для сплошной обрешетки или доски с шагом 0,5 м. Сплошная обрешетка необходима для укладки мягкой кровли, а разреженная – под ондулин, металлочерепицу и т.п.
• После этого выполняется монтаж выбранного вами кровельного материала. Если это будет металлочерепица или профнастил, то их следует укладывать внахлест на одну волну. Для крепления используются специальные саморезы с уплотнительной резинкой.
• После монтажа кровельного материала необходимо закрепить ветровую, карнизную планку и конек.

Завершающим этапом будет утепление. О тонкостях выполнения этой работы, будет говориться в этой статье.

Обрешетка под металлочерепицу

Металлочерепица — достаточно жесткий материал, потому под нее делают разреженную обрешетку, которая состоит из планок, которые расположены вдоль свеса крыши.

Из какого материала

Если кровля из металлочерепицы имеет простую конструкцию, на обрешетку идет дюймовая обрезная доска(24-25 мм толщиной) шириной 100 мм. На кровлю сложной формы или в регионах с большими снеговыми нагрузками лучше использовать доску 32 мм толщины или брус 50-50 мм. Брус используют и при большом расстоянии между стропилами (более 80 см).

Шаг обрешетки

Монтаж металлочерепицы на кровлю имеет одну важную особенность. В профиле есть самое прочное место — под ступенькой волны в ложбинке. Именно сюда и надо закручивать саморез. Обрешетку надо сделать так, чтобы середина планки находилась как раз под этим местом. Именно это и вызывает трудности: профили имеют разные размеры, следовательно, под каждый из них требуется свой шаг установки планок обрешетки. Эту величину можно определить, измерив уже имеющийся материал, но, обычно, этот параметр указывается в инструкции к металлочерепице.

Пример обрешетки под металлочерепицу

Есть несколько важных моментов устройства обрешетки под металлочерепицу

Обратите внимание, что первая планка вдоль свеса имеет большую толщину, чем все остальные — к выбранной толщине планки добавляют высоту ступеньки для данного профиля. Кроме того эта планка делается шире, чем все остальные  — к ней будет крепиться капельник, который закрывает срез, защищая древесину от осадков

От чего зависит

Очень важным параметром, от которого придется отталкиваться в расчетах и от которого зависит надежность конструкции, является угол наклона.

Существует ряд факторов, от которых зависит этот параметр, как и значение высоты конструкции.

Атмосферные явления

К такому фактору необходимо подстраиваться, ведь противостоять таким явлениям бессмысленно.

Из атмосферных факторов, которые влияют на кровлю, имеются следующие:

1. Ветер. Угол ската выбирается в зависимости от погодных условий, которые присущи зоне, в которой располагается дом. Если в основном в регионе преобладают порывистые ветра, то угол выбирается не больше 10-20 градусов. В остальных случаях ветер не влияет на угол ската крыши.
2. Осадки. Регион, в котором наблюдается обильное выпадение осадков, угол ската рекомендуется выбирать больше 45 градусов. Такая конструкция крыши позволяет быстро осадкам стекать.
3. Масса снега. Аналогично предыдущему фактору, выбор высоты зависит от обильности выпасаемых снежных осадков в зимний период. Угол ската желательно выбирать в 45 градусов и больше, если снег в регионе выпадает часто и в больших количествах.

ВАЖНО!
Всю информацию о характеристиках вышеуказанных параметров можно узнать из СНиПа 2301-99.

Необходимость создания чердака

Без чердака обычно возводят постройки нежилого типа и достаточно легкие, например, гаражи и сараи. Для жилого дома всегда необходимо предусмотреть наличие чердачного помещения. Использовать его или нет – это уже личное дело каждого.

Необходимость сооружать чердачное помещение – фактор, который влияет на значение высоты крыши исходя из комфорта передвижения по будущему помещению. А именно, есть необходимость передвигаться по чердаку и эксплуатировать его как жилое или складское помещение.

Если же помещение предусматривается нежилое, то существует ряд правил и для такой конструкции:

• в расчет высоты крыши берутся противопожарные требования к дому;
• размер помещения не должен быть помехой техническому обслуживанию;
• обязательно наличие сквозного прохода, высотой 1,6 м и длиной 1,2 м.

Тип кровли

Существуют особые правила, отталкиваясь от которых определяют параметр высоты крыши относительно материала для ее покрытия:

1. Если в кровельном материале много штучных элементов, то угол наклона выбирается как можно больше.
2. Если крыша выбрана низкой, то стыки в кровельном материале должны быть сведены к минимуму.
3. Для материала большой массы избирается максимально большой угол для того, чтобы общий вес материала равномерно распределялся по поверхности.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Эти параметры следует учитывать в совокупности, чтобы обеспечить надежный и долгий срок эксплуатации крыши.

От чего зависит высота крыши

Расчёт высоты крыши сводится к нахождению оптимального угла наклона составляющих её плоскостей. На эту цифру влияют несколько факторов, каждый из которых либо повышает, либо понижает высоту навеса. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

Атмосферные осадки

Здесь скорее принято говорить не о дожде, ведь жидкая вода стекает с поверхности с любым углом наклона, а о снеге, точнее снеговой нагрузке. Дело в том, что накопившиеся за зиму на крыше массы снега весят очень много и прибавляют дополнительную нагрузку на несущие конструкции крыши. Поэтому лучше всего, чтобы снег не задерживался на крыше, а падал на землю под действием силы тяжести. Это тем более актуально в тех регионах, где выпадают значительные снежные осадки. Для таких областей оптимальный угол ската крыши – не менее 45°.

С пологой крыши снег счищать придётся самостоятельно

Ветровая нагрузка

Сильный порывистый ветер, который преобладает на местности, требует, чтобы крыша была наоборот, более покатой и пологой, не более 20° к горизонту. Это объясняется тем, что высокая крыша увеличивает свою парусность. Массы воздуха давят на такую крышу, а значит, и на несущие конструкции, сильнее, все элементы испытывают повышенную нагрузку. Опаснее всего порывистый ветер. Он норовит сорвать крышу с места, разрушить кровлю.

Кровельный материал

Как зависит угол наклона от выбранного кровельного материала

Чем меньше элемент кровли, тем более высокую крышу он для себя требует. Это вполне объяснимо: маленькая черепица имеет гораздо больше линий, за которые может зацепиться снег, и соответственно, нарасти снеговая шапка. Поэтому для такой кровли лучше всего больший угол наклона. В сущности, на упаковке любого кровельного материала указывается наиболее оптимальный угол наклона крыши, поэтому здесь не существует каких-либо определённых тенденций.

Несущая способность и материальные затраты

Увеличение высоты крыши увеличивает и нагрузку на несущие конструкции. Вместе с этим растёт и площадь самой крыши, что влечёт за собой увеличение расходов на кровельный материал, стропила и каркасные элементы, призванные укрепить всю конструкцию.

Чердак

Перед тем, как рассчитать высоту конька двухскатной крыши, необходимо определить, как именно будет использоваться пространство под кровлей. Чаще всего в хозяйственных постройках и гаражах нет потолка, и, зайдя в такое здание, можно увидеть стропила и несущие элементы навеса.

Однако в жилых домах чаще всего верх комнат отделен от подкрышного пространства перекрытием, которое одновременно является полом для чердака.

Возможности обустройства чердака поистине безграничны

Использовать получившееся помещение под крышей можно двумя способами: как нежилое (как правило, в качестве склада) или как жилое. В любом случае к таким помещениям предъявляются свои особые требования:

Даже нежилой чердак требует периодического технического обслуживания.

Да и при использовании его как места хранения различного инвентаря домовладельцу может понадобиться подняться на чердак. В этом случае под крышей должен иметься проход высотой не менее 160 см и шириной 120 см.

Если кровля имеет сложную форму и обеспечить такие размеры прохода не представляется возможным, то можно сократить его высоту и ширину на 40 см.

Жилой чердак предполагает, что здесь постоянно будут находиться люди.

Такие помещения конструируются двухъярусными, когда более высокое нижнее отделено от маленько верхней части своеобразным потолком. В любом случае, высота подбирается по самому высокому владельцу дома.

К этому значению необходимо ещё прибавить 40 см, чтобы членам семьи было максимально комфортно и удобно перемещаться по мансарде. Как правило, итоговая высота жилого чердака оказывается равной 2,20 – 2,30 м.

Размеры жилого чердака по высоте

Собственно, именно к поискам «золотой середины» и сводится все изыскания, отражённые в настоящем разделе. Крыша не должна быть слишком крутой, чтобы её не сдул резкий порывистый ветер, но и не слишком пологой, чтобы снег зимой н лежал на ней толстым слоем. К тому же, всё это вдобавок не должно сильно ухудшать условия проживания внутри чердака, если владелец намерен использовать его в качестве дополнительного жилого помещения.

Теперь, когда рассмотрены основные моменты, на которые стоит ориентироваться при выборе угла наклона поверхности ската крыши, можно приступать к непосредственному расчёту её высоты. Существует два метода, как рассчитать высоту крыши по ширине дома: графический и математический, но оба они основаны на предположении, что крыша будет построена симметричной, то есть две её половины абсолютно ничем не будут отличаться друг от друга.

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).

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

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;

вид используемого теплоизоляционного материала — определяются в зависимости от удобства монтажа (60-120 см);

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.

Графический и математический способы определения высоты конька

Чтобы лучше разобраться в том, как рассчитать конек крыши, можно воспользоваться такими методами расчетов:

• Математическим – в этом случае вычисление размера происходит по формуле определения длины одной из сторон прямоугольного треугольника.
• Графический – потребуется создание схемы крыши в масштабе.

При использовании математического метода расчетов, нужно взять формулу a= b × tgα, где а – высота конька; b – полширины пролета; tgα – уклон, определенный хозяином дома исходя из технических предписаний и рекомендаций производителя кровельного материала.

Графический метод предполагает получение размеров при пересечении центра крыши и линии ската, идущей под определенным углом от последней точки свеса карниза.

Когда стропильные ноги выходят за пределы прогона, то к высоте крыши нужно приплюсовать 2/3 толщины доски или бруса, примененного при возведении стропильной системы. Стоит учесть, что глубина врубки делает толщину материала меньше на треть.

В расчете, как правило, не учитывается укладываемая на стропила обрешетка. Неизбежны во время возведения крыши незначительные отклонения, которые могут достигать 5-7 см – это нормально, так как к негативным последствиям не приводит.

Часто допускаемые ошибки при расчете крыши

Многие даже опытные мастера, делая расчет вальмовой крыши, начинают сразу составлять чертеж и подробный план, что крайне неверно. За этими действиями скрывается основная ошибка – отсутствие замеров коробки здания

Общие размеры, конечно же, есть, но мало кто уделяет внимание стенам. Со стороны они кажутся ровными с идеально прямыми углами. А вот если взять и выполнить своими руками дополнительные точные замеры, то можно найти много невидимых погрешностей даже на новом доме

Игнорирование их приведет к тому, что составленный чертеж крыши будет содержать неверные размеры некоторых узлов. Эти ошибки помешают правильно смонтировать первые опоры

А вот если взять и выполнить своими руками дополнительные точные замеры, то можно найти много невидимых погрешностей даже на новом доме. Игнорирование их приведет к тому, что составленный чертеж крыши будет содержать неверные размеры некоторых узлов. Эти ошибки помешают правильно смонтировать первые опоры.

Прежде чем сделать расчет четырехскатной кровли надо взять уровень, рулетку, строительный шнур и произвести новые замеры. С помощью шнура и рулетки между противоположными углами замеряют диагонали, уровнем проверяют высотные отметки стен. Хотя малые неточности, но они все равно будут и их надо исправить:

• Не параллельность стен коробки выравнивают за счет правильного расположения мауэрлата.
• Малую погрешность высоты каждой стены исправляют подкладками под мауэрлат.

Если, на удивление, выполненные своими руками контрольные замеры показали большие погрешности, в расчет и чертеж необходимо внести дополнительные элементы каркаса крыши для исправления недочетов.

Важно! Двумерный чертеж каркаса кровли создает ошибочное видение конструкции. Чтобы иметь полное представление о будущей крыше, необходимо создать самостоятельно объемную ее модель.

По разработанной модели проще определить, нравится конструкция или нет

На этапе проектирования еще можно что-то изменить. В дальнейшем это будет невозможно.

По разработанной модели проще определить, нравится конструкция или нет. На этапе проектирования еще можно что-то изменить. В дальнейшем это будет невозможно.

Совет! Подыскивая в интернете готовый чертеж под определенные размеры коробки дома, не следует брать подробные схемы со сложными формулами и латинскими обозначениями. Их сможет понять только специалист.

Для лучшего представления процесса строительства четырехскатной крыши на фото можно увидеть мастер-класс, где показаны все основные узлы и этапы их возведения.

Как рассчитать кровлю дома — стропильная система

Расчет системы стропил не менее важен, чем определение нагрузок на скаты крыши. Это связанно с тем, что стропильные ноги будут передавать общую нагрузку от обрешетки к несущим стенам дома. Основным параметром стропильных ног является сечение и длина. Их подбирают на основании действующих нагрузок на площадь кровли и угла скатов. Некоторые строители рекомендуют увеличивать полученные результаты на 50 единиц — это необходимо для обеспечения надлежащего запаса прочности.

Общий расчет стропил проводится по двум критериям — деформации и прочности. Первый показатель определяет величину прогиба материала при возросших нагрузках, второй — сохранение целостности конструкции. После того, как параметры деформации и прочности определены, необходимо рассчитать шаг стропил, а также определить, необходимо ли дополнять систему раскосами и растяжками. Подобные промежуточные элементы позволяют распределить общую нагрузку на стропила. Для увеличения надежности всей конструкции в так называемых критических местах устанавливаются металлические скобы или опоры.

После этого просчитывают конструкцию обрешетки поверх которой будет укладываться материал кровли. Показатели шага обрешетки и материала, из которого ее необходимо изготовить зависят от типа крыши и кровельного материала, а также непосредственно от угла наклона скатов. Для этого дополнительно проводят расчет железа на крышу.

Двухскатная крыша, подробнее на видео: