Как можно рассчитать параметры крыши дома

Перед постройкой нового жилища следует знать, как рассчитать крышу дома, а точнее, ее параметры. От результатов таких подсчетов во многом зависят все остальные размеры строения, ведь может случиться так, что угол скатов, их форма и площадь, полученные вычислениями, не будут подходить под уже составленный в вашем воображении архитектурный проект.

Расчеты важны и для составления общей сметы: они дают возможность с предельной точностью определить расход древесины на создание стропильной системы, обрешетки, оценить затраты кровельного материала.

Какие параметры крыши следует учитывать при расчетах?

Основные параметры, которые определяют общую конфигурацию крыши: количество скатов, их площадь и угол наклона. Остальные значения, такие как шаг между стропилами и обрешеткой, длина конька, вынос крыши за пределы стен, являются производными и определяются в зависимости от конкретных обстоятельств.

Форма крыши может быть любой. Самые распространенные варианты: с двумя или четырьмя скатами, мансардная форма или многощипцовая. Плоские кровли применяются в частном проектировании редко, так как они не обладают достаточными для нашего климата свойствами по отводу воды и снега.

Проще всего производятся расчеты параметров двухскатной (щипцовой) и четырехскатной (вальмовой) кровли. Для них существует большое количество программ-калькуляторов, учитывающих даже такие переменные, как длина свеса, шаг между стропилами и сорт древесины, из которой они произведены, параметры обрешетки и снеговую нагрузку. Для того чтобы получить точный результат, в программу вносят такие данные:

• ширина и длина основания кровли;
• высота подъема крыши;
• предполагаемый кровельный материал (от этого зависит общая нагрузка на конструкции);
• длина свеса;
• при необходимости расчета стропил дополнительно указывается шаг между ними и сорт древесины;
• параметры обрешетки выбираются в зависимости от веса и типа кровельного материала;
• снеговая нагрузка на кровлю зависит от климатического региона.

Представленные расчеты позволяют, при наличии базовых чертежных навыков, сделать проект кровли дома, в соответствии с которым удобно осуществлять строительство. Документацию можно составить и другими способами: например, заказать ее у организации, которая специализируется на строительстве частных домов, но стоимость таких услуг может быть высокой.

Как правильно рассчитать оптимальную высоту и угол наклона крыши?

При выборе конфигурации крыши следует руководствоваться не только собственными предпочтениями, но и учитывать влияние природных сил на конструкцию. Также следует брать во внимание, будут ли располагаться под кровлей жилые помещения — в этом случае проект должен предполагать создание мансардного этажа.

Оптимальный угол наклона скатов для нашего климата составляет 35-45°. Более пологий скат будет накапливать очень большое количество снега, что отрицательно скажется на надежности конструкции. Если увеличивать угол наклона, кровля превратится в подобие паруса, давление ветра на него будет направлено на разрушение стропил и снос кровельного материала.

Высота конструкций крыши определяется после расчета угла наклона скатов. Она напрямую зависит от положения конька, который является линией соприкосновения элементов кровли. Применив теорему Пифагора на практике, легко определить высоту даже асимметричной крыши. Для этого следует начертить прямоугольный треугольник, гипотенуза которого является поперечным сечением ската, а верхний угол — коньком. Отобразив его зеркально, получим вторую часть схемы.

Расчет нагрузок, действующих на кровлю

Стропила — это «скелет» крыши. От их правильного расчета и установки зависит срок службы кровли, ее надежность и внешний вид. Стропила производятся из толстых брусьев, которые прошли предварительную обработку химическими веществами, препятствующими росту плесени, гниению и размножению насекомых-вредителей.

Во время эксплуатации крыши на систему стропил оказывается ряд сильных воздействий. Вес самих конструкций, кровельного материала и утеплителя при этом играют второстепенную роль — основные нагрузки оказывают снег и ветер. Определение их влияния на кровлю осуществляется при помощи методики, описанной в нормативном документе СНиП 2.01.07-85. В нем указаны формулы для проведения расчетов снеговой и ветровой нагрузки в зависимости от района страны, площади кровли и других параметров.

Снеговая нагрузка зависит от двух параметров: нормативной снеговой нагрузки, значение которой определяется согласно с нормативными документами, и угла наклона крыши. Существует простая формула, позволяющая расчитать данный параметр:

S=µ.Sg

Где:

• S — рассчитываемая нами нагрузка;
• Sg — нормативная нагрузка снега на 1м2 кровли, данный параметр указан в СНиП 2.01.07-85 и меняется в зависимости от климатического региона;
• µ — безразмерный коэффициент, величина которого зависит от угла наклона скатов.

Значение коэффициента µ посчитать довольно просто: если угол наклона скатов равен или меньше 30°, то его принимают за 1. В диапазоне наклона крыши от 30° до 60° µ вычисляют формулой:

µ = 0,033.(60-α), где α — угол наклона крыши в конкретной ситуации.

В тех редких случаях, когда дом планируется оборудовать очень крутой крышей, углы наклона скатов которой превышают 60°, то µ принимается равным 0, так как снег на такой поверхности не будет задерживаться и оказывать значительное влияние на конструкции кровли.

Определение ветровой нагрузки — еще одно важное действие, предшествующее строительству кровли. Ветер оказывает сильнейшее влияние на конструкции крыши, которая при этом выступает в качестве паруса. Если высота конька довольно значительная, то ветер будет пытаться опрокинуть крышу. По мере того как кровля приближается к плоской, силы перераспределяются, при этом возрастает доля действий, направленных на аэродинамический подъем конструкций.

Давление ветра на конкретной высоте определяется из формулы:

Wm=Wo.K.C

Где:

• Wo — нормированное значение давления ветра, которое зависит от региона;
• K — безразмерный коэффициент, учитывающий зависимость скорости ветра от высоты постройки;
• C — коэффициент аэродинамического воздействия.

Составляя проект кровли, ни в коем случае нельзя пренебрегать силой ветра, какой слабой она бы ни казалась. Достигая максимальных значений весной и в осенний период, ветер с легкостью может не только повредить внешний кровельный материал, но и полностью разрушить конструкцию крыши. Чтобы избежать этого, стропила и мауэрлаты должны быть надежно скреплены между собой и фиксироваться с бетонным или кирпичным основанием последнего этажа дома.

Определение веса кровельного материала

Значительную часть нагрузки на стропила оказывает кровельный материал, так что его вес следует обязательно учитывать в проекте. Самым легким материалом по праву считается листовая жесть: ее вес колеблется в диапазоне от 3 до 6.5 кг/м². Достаточно небольшую нагрузку создают и металлочерепица, волнистые листы из асбестоцемента и целлюлозно-битумного материала. Рекордсменами по весу являются керамическая и цементная черепица: они оказывают воздействие в пределах 45-70 кг/м².

https://www.youtube.com/watch?v=fZ2cD9j-k98

Подобная дополнительная нагрузка не может остаться незамеченной, ведь она при неправильных расчетах со временем приведет к разрушению конструкций крыши или стен кирпичного или деревянного дома. Особенно сильно деструктивное действие проявляется в тех случаях, когда имеет место повреждение стропил плесенью, гнилью или вредителями.

Заключение по теме

Если правильно рассчитать геометрические параметры кровельных конструкций, это будет являться залогом того, что проживание в доме не будет приносить значительных хлопот.

На таких мероприятиях ни в коем случае нельзя экономить, ведь ремонт кровли может оказаться гораздо более дорогостоящим.

Проектируя крышу дома, дачи, бани или любой хозяйственной постройки, нужно руководствоваться не только собственными предпочтениями, но и строительными нормативными документами — в них указана исчерпывающая информация, которая позволяет правильно организовать работу.