Расчёт двускатной крыши

Что учитывать при расчете конструкции ↑

Давайте прежде определимся с некоторыми из основополагающих моментов.

Тип кровли. Стропильная система напрямую зависит от функциональных особенностей и формы кровли. Расчеты в случае двускатной или сложной многощипцовой крыши проводят по разной методике. Кроме того, ломаные кровли или вальмовые требуют для стабилизации системы дополнительных элементов (ригелей, подкосов, шпал и других).
Размеры и площадь кровли. Этими параметрами во многом определяется и тип кровли. Если площадь большая, то автоматически увеличивается также и шаг стропил, расстояние между ними. А это, естественно, приводит к увеличению сечения доски, используемой в качестве материала и «усилению каркаса» в общем.
Прогон – это расстояние между несущими стенами, и чем он больше, тем больше изменяется конфигурация системы, тем больше требуется возводить дополнительных элементов, чтобы стабилизировать и усилить конструкцию.
Материал покрытия. Для многих кровельных материалов стропильная система должна удовлетворять определенным условиям

К примеру, гибкую черепицу укладывают на частую обрешетку или сплошное основание, для керамической требуется усиленный каркас, поскольку она достаточно весит.
Величина нагрузок.В первую очередь это важно в случае ветровой и снеговой нагрузки. Например, в снежных районах не так уж просто сделать кровлю со скатом меньше 45°, а с увеличением угла наклона и высоты крыши может увеличиться ветровая нагрузка

Так что, найти правильное решение требуемого баланса, но не в ущерб эстетичности и привлекательности не всегда просто, а иногда под силу только настоящим мастерам.

Разобравшись с отправными точками и вооружившись транспортиром, линейкой, карандашом и миллиметровой бумагой, можно рассчитать стропила для крыши. С точки зрения геометрии конструкция представляет собой систему треугольников или похожих фигур.

Для строительства нужно знать:

• угол ската,
• длину стропильной ноги,
• сечение доски,
• шаг стропил,
• размеры и длины различных опорных элементов сложной кровли.

На миллиметровку переносят основные размеры коробки, строят также «профиль крыши». Опорная система обычно бывает наслонной и висячей. Первый вариант – более распространенный. В этом случае точкой опоры для стропильных ног служат опорная балка или стена дома. Конечно, подобная конструкция – легкая и довольно гибкая, но когда прогон большой, используют другой вариант системы – висячий, поскольку здесь строение усиливают и стабилизируют с помощью дополнительных точек опоры.

Угол ската. Для правильного определения угла ската, недостаточно использовать геометрические параметры. Расчет проводят с учетом снеговой и ветровой нагрузок и типа кровельного покрытия.

Для этого используют специальные таблицы и программы.

Для металлических крыш этот предел уже составляет 30-35°. Большой угол решает проблему с водой и снегом, но одновременно это означает увеличение высоты и площади кровли, а следовательно и строительной сметы. Имея наклон, рассчитать высоту крыши и длину стропил не составляет труда.

Для черепицы расчет лучше начинать от 25-30°, иначе появится необходимость в существенной гидроизоляции.

Предварительные расчеты

Стропильная система крыши

Рассчитываем оптимальную длину стропил. Стандартная длина изделий фабричного изготовления составляет 450 или 600 см. При необходимости длину стропил можно изменять.

Для определения оптимального сечения бруса нужно знать следующее:

• длину стропил;
• шаг монтажа элементов;
• расчетные показатели будущих нагрузок.

Необходимая информация приведена в следующей таблице.

Таблица 1. Выбор шага установки стропил в зависимости от их длины и сечения

Длина стропил, м	Расстояние между стропилами, см	Размер сечения бруса стропил, см
До 3	120	8х10
До 3	180	9х10
До 4	100	8х16
До 4	140	8х18
До 4	180	9х18
До 6	100	8х20
До 6	140	10х20

Остальные элементы кровельной системы должны иметь такие сечения:

• мауэрлат – 10х10 либо 15х15 см. Также допускается монтаж мауэрлата из бруса сечением 10х15 см;
• диагональные стропильные ноги и ендовы – 10х20 см;
• затяжки – 5х15 см;
• прогоны – 10х10, 10х20 см;
• подкосы – 10х10 или 15х15 см;
• подшивочные доски – 2,5х10 см;

• ригели – 10х15 или 10х20 см.

Зная длину и сечение стропил, а также шаг их монтажа, вы с легкостью рассчитаете нужное количество элементов, ориентируясь на длину стены строения.

Расчет стропильной системы

Дополнительно должен быть выполнен расчет стропил на прогиб. То есть нужно узнать, насколько стропила смогут прогнуться, пока не сломаются. К примеру, при конструировании мансардной кровельной конструкции расчет фермы надо сделать так, чтобы прогиб составлял не более 1/250 от протяженности участка, который подвергается давлению.

Расчет стропильной системы

Исходя из вышесказанного, если длина стропил равна 500 см, максимально допустимое значение прогиба составит 0,2 см. Показатель кажется несущественным, но в случае его превышения прогиб кровли будет зрительно заметен, да и на надежности конструкции это отразится не лучшим образом.

Стропила односкатной крышиПо возможности, проектируя дом, желательно сделать так, чтобы длина стропил не превышала 6 метровДля определения длины стропила воспользуйтесь теоремой ПифагораРасчет сечения стропил зависит от материала кровли

Определение угла наклона

Можно для такого расчета исходить из материала кровли,который будет использоваться в дальнейшем, ведь у каждого из материалов имеются свои требования:

Для шифераразмер угла ската должен быть более 22 градусов.Если угол будет меньше, то это сулит попаданием воды в зазоры;Для металлочерепицытакой параметр должен превышать 14 градусов,в ином случае листы материала могут быть сорваны веером;Для профнастилаугол может быть не меньше, чем 12 градусов;Для битумной черепицы такой показатель должен равняться не более чем 15 градусов.Если угол будет превышать такой показатель, то есть вероятность сползания материала с кровли во время жаркой погоды, т.

к. прикрепление материала проводят на мастику;Для материалов рулонного типа, вариации значения угла могут быть в пределах от 3 до 25 градусов.Этот показатель зависит от числа слоев материала. Большее количество слоев позволяет сделать угол наклона ската большим.

Стоит понимать, что чем больше угол ската, тем больше площади свободного пространства под крышей, однако и материала требуется для такой конструкции больше, а, соответственно и затрат.

Более подробно про оптимальный угол наклона вы можете прочитать здесь.

Важно: минимально допустимое значение угла ската равно 5 градусов. Формула для расчета угла ската проста и очевидна, учитывая, что изначально имеются параметры ширины дома и высоты конька

Представив в разрезе треугольник, можно подставлять данные и проводить вычисления, пользуясь таблицами Брадиса или калькулятором инженерного типа

Формула для расчета угла ската проста и очевидна, учитывая, что изначально имеются параметры ширины дома и высоты конька. Представив в разрезе треугольник, можно подставлять данные и проводить вычисления, пользуясь таблицами Брадиса или калькулятором инженерного типа.

Нужно вычислить тангенс острого угла в треугольнике. В данном случае он будет равен 34 градусам.

Формула: tg β = Нк / (Lосн/2) = 2/3 = 0,667

Определение угла наклона крыши

Рекомендации по самостоятельной установке стропильной системы

Монтажные работы можно начинать только после тщательно проведенных расчетов и составления подробного чертежа. При отсутствии должного опыта для расчетов лучше прибегнуть к специальным онлайн-программам. Вообще же работа своими руками требует большой ответственности.

Крепление мауэрлата

Местом установки бруса выступает вся протяженность стен, служащих опорой для стропил. Функция мауэрлата в бревенчатых срубах выполняется верхним венцом. В домах, где в качестве материала для возведения использовался пористый материал (газобетон, пенобетон), мауэрлатом необходимо оформить все несущие стены (это же касается и кирпичных зданий). Другие случаи допускают его монтаж только в промежутках между стропилами.

Так как длины стандартных пиломатериалов не хватает на всю протяженность укладки, проводится их сращивание. Для этого необходимо запилить брус под прямым углом в 90°, используя для скрепления двух частей болты.

Местом укладки мауэрлата обычно выступает центр стены. Также допускается некоторое смещение бруса в сторону, главное, чтобы его срез не находился ближе чем 50 мм от края. Чтобы защитить брус от воздействий влаги, под него рекомендуется уложить гидроизоляционную прослойку из обычного рубероида. Мауэрлат должен быть закреплен максимально надежно, поскольку на кровельные скаты оказывается серьезная ветровая нагрузка.

На способ крепления влияет материал стен:

• монолитные дома. Лучший вариант – фиксация анкерными болтами;
• деревянные или бревенчатые срубы – крепление деревянными нагелями или скобами;
• газобетон, пенобетон. Обычно используются шпильки или арматура;
• если дом дает усадку, рекомендуется применить скользящие крепежи.

В качестве дополнительных мер место крепления можно усилить отожженной проволокой.

Сборка ферм

Есть два варианта реализации этой процедуры. В первом варианте брус монтируется непосредственно по месту установки. Подходит для небольших построек, когда работа на высоте по выполнению замеров и подрезок не вызывает затруднений из-за габаритов стропильных ног.

Второй вариант – сборка внизу. В этом случае раскладки и скрепление составляющих элементов стропильной системы происходят на земле, а потом готовые конструкции поднимаются наверх. Как следствие, высотные работы сводятся к минимуму и выполняются намного быстрее. Чтобы подать и выставить стропильные пары, обычно требуются специальные механизмы из-за значительного веса конструкций.

Для удобства сборки однотипных элементов практикуется использование шаблонов, изготовленных из досок. Это дает возможность получить на выходе абсолютно одинаковые фермы.

Крепление к мауэрлату

Готовые пары необходимо поднять на поверхность крыши и присоединить к мауэрлату. Чтобы облегчить процедуру, ноги еще на земле оснащаются специальными запилами в нижней части. Первыми монтируются торцевые конструкции: их располагают друг напротив друга со стороны фронтона. Чтобы правильно поставить две первые пары, используются временные стяжки. Между установленными фермами протягивают бечевку, которая служит ориентиром для промежуточных пар, обозначая по ходу дела уровень конька. В завершении этого этапа монтируют специальную коньковую опору. В случае необходимости длину стропильных ног можно по месту нарастить.

Установка конька

Для его создания необходимо правильно скрепить все стропильные ноги. Методик сращивания несколько – как с применением опорного бруса, так и без него. Более современное решение – использование специальных промежуточных фиксаторов из стали с возможностью регулировки.

Обустройство обрешетки

Назначением обрешетки является облегчение перемещения по крыше и обеспечение надежного основания для финишного покрытия. Именно характеристики кровельного материала оказывают решающее влияние на параметры каркаса. Сплошную обрешетку применяют в случае обустройства мягкой кровли. Шаг каркаса под металлочерепицу составляет примерно 35 см, а под профнастил или шифер – 44 см.

Для монтажа стропильной системы двухскатной крыши лучше всего выбирать погожий осенний или весенний день, предварительно заручившись поддержкой 2-3 помощников.

Окончательный успех работы во многом зависит от правильно составленного чертежа.

Расчет стропил

Перед тем, как непосредственно начать расчет стропил, следует выяснить, какие нагрузки будут оказывать влияние на кровлю дома.

То есть на стропильные ноги.

Нагрузки, действующие на каркас кровли, принято разделять на постоянные и переменные.

Постоянные – это те нагрузки, которые действуют постоянно, независимо от времени суток, времени года и пр.

Это вес всего кровельного пирога, вес дополнительного оборудования, которое может быть установлено на кровле (ограждение, снегозадержатели, аэраторы, антенны и пр.).

Переменные нагрузки появляются в определенное время года.

Когда снег ложится на кровлю — это очень приличный вес.

Но весной снег тает и нагрузка исчезает.

В любом случае ее следует учитывать.

То же самое с ветром.

Он не всегда есть, но когда дует сильный ветер, на каркас крыши действует довольно большое ветровое усилие.

Рассчитать параметры стропильной системы непросто.

И человеку неискушенному это вряд ли удастся.

Хотя попробовать стоит.

Просто при расчете нужно не забыть большое количество разных факторов, влияющих на кровлю.

Хотя бы вес самой стропильной системы со всеми элементами и крепежом.

Поэтому профессионалы пользуются для расчета стропил специальными компьютерными программами и калькуляторами.

Как узнать нагрузку на стропильные ноги?

Сбор нагрузок следует начинать с определения веса кровельного пирога.

Если вы знаете, какие материалы будут использованы и площадь скатов, то посчитать все несложно.

Принято высчитывать, сколько весит 1 квадратный метр кровли.

И затем умножать на количество квадратов.

Давайте для примера рассчитаем вес кровельного пирога.

Кровельным материалом является ондулин:

1. Ондулин. Квадратный метр ондулина имеет вес 3 кг.
2. Гидроизоляция. Если используется полимерно – битумная изоляция, то она весит 5 кг/метр квадратный.
3. Утеплитель. Вес одного квадрата базальтовой ваты составляет 10 кг.
4. Обрешетка. Доски 2.5 см толщиной. Вес квадратного метра 15 кг.

Все веса суммируем: 3+5+10+15= 33 кг.

Затем следует полученное в результате вычислений значение умножить на коэффициент 1,1.

Это поправочный коэффициент.

Получается 34,1 кг.

Столько весит 1 кв. метр нашего кровельного пирога.

И если общая площадь нашей крыши равняется 100 квадратов, то весить она будет 341 кг.

Расчет снеговой нагрузки

Существует карта снеговых нагрузок.

На ней указана масса снежного покрова в каждом регионе.

Снеговую нагрузку рассчитываем по такой формуле: S = Sg х µ.

S – это снеговая нагрузка.

Sg – это масса снежного покрова.

µ — поправочный коэффициент.

И зависит этот коэффициент от того, какой у вашей кровли угол наклона скатов.

О расстоянии между стропилами двускатной крыши здесь. Оптимальное расстояние и как его рассчитать.

Чем этот угол больше, тем меньше значение этого коэффициента.

При углах наклона больше 60 градусов его вовсе не используют.

Так как снег на кровле не собирается.

Рассчитываем нагрузку от ветра

Как вся страна разбита на районы по массе снега, так же она разбита и по силе ветров.

И также существует специальная карта, на которой в каждом районе указывается сила ветра.

Для расчета нагрузок от ветра используют формулу:

Wo – показатель, взятый по карте.

k – это коэффициент поправки, зависящий от типа местности, где располагается здание, и его высоты.

Проекты и чертежи

В процессе планирования двускатной крыши готовится чертеж. Это схема будущей конструкции, где есть скаты, фронтон, конек. По сути, план представляет собой рисунок с проработанными элементами в разных проекциях, отображающий способы завязывания стропил. Составление чертежа двускатной крыши выполняется с учетом всех этапов работ.

Схема ее возведения включает:

• брусья для обрешетки;
• балки и стропилы;
• схема укладки тепло- и гидроизоляции;
• схема размещения кровельного покрытия;
• схема установки дополнительных креплений;
• чертеж установки системы вентиляции, дымохода.

Грамотно составленный план кровельного перекрытия позволит сократить статью расхода на приобретение строительных материалов. Для создания проекта любого типа используется тот или иной вид материалов, исходя из расчетов и с учетом надежности покрытия. Учитывается также размер кровельного покрытия. При чертеже обязательно прописывается часть стропильной системы, что позволяет понять, насколько максимальной может быть нагрузка на крышу.

В план также входит:

• план ливневки (ливневая канализация определенной длины);
• элементы соединения скатов;
• площадь конструкции;
• схема мест примыкания кровли (прижимной профиль).

Рекомендации

Крыша является одной из наиболее сложных конструкций при строительстве дома своими руками, поэтому перед началом работ необходимо тщательно подготовиться к предстоящим трудностям – изучить соответствующие нормативные документы, создать качественный проект сооружения и ознакомиться с технологиями сборки и монтажа.

Основные требования по эксплуатационным характеристикам крыш изложены в СНиП II-26-76 (СП 17.13330.2011) «Кровли», СП 31-101-97 «Проектирование и строительство кровель», СНиП 2.01.07-85* (СП 20.13330.2010) «Нагрузки и воздействия», СНиП 3.03.01-87 (СП 70.13330.2011) «Несущие и ограждающие конструкции», СНиП II-25-80 (СП 64.13330.2017) «Деревянные конструкции», ГОСТ 11047-90 «Детали и изделия деревянные для малоэтажных жилых и общественных зданий», ГОСТ 30547-97 «Материалы рулонные кровельные и гидроизоляционные», ГОСТ 25772-83 «Ограждения лестниц, балконов и крыш стальные».

В таблицах ниже представлены оптимальные параметры элементов для типовых конструкций на которые можно ориентироваться при использовании калькулятора двухскатной крыши.

Параметр, характеристика	Оптимальный диапазон
Угол наклона крыши	20-45°
Свес карнизный	50-100 см
Свес фронтонный / Выпуск	40-70 см
Размер мауэрлата	100х150 мм 150х150 мм
Размер стропил	50х150 мм 50х200 мм
Соотношение глубины запила и ширины стропил	1/4 1/3
Шаг стропил	60-100 см
Размер обрешетки	25х100 мм 40х150 мм
Шаг обрешетки в зависимости от типа кровли (мягкая, черепица, профнастил)	1-10 см 30-40 см 30-65 см
Размер контробрешетки	30х50 мм
Нахлест гидроизоляции	10-20 см
Толщина теплоизоляции	10-15 см

Полезные схемы и таблицы при работе с двухскатной крышей:

Монтаж стропил под металлочерепицу

Все монтажные работы по устройству кровли ведутся на достаточно большой высоте. Чтобы свести к минимуму риск падений, а также значительно упростить высотные работы, можно собрать каркас несущей стропильной системы на земле.

Для этого необходимо создать шаблон из досок, по которому и будет осуществляться дальнейшая сборка.

Он изготавливается в несколько этапов:

• Доски подымаются над стенами здания, выравниваются, а затем скрепляются при помощи гвоздя.
• Выравнивают угол наклона досок в соответствии с проектом, путем их опускания и подъема. Элементы фиксируются.
• В результате должна получиться конструкция, напоминающая по форме будущую стропильную систему, выполненную в соответствии с расчетными геометрическими размерами крыши.
• Шаблон опускается на землю, в соответствии с ним чистовые элементы фиксируются между собой. Более подробно на видео ниже.

Затем следует позаботиться об установке опорного элемента – мауэрлата. Как говорилось ранее, он укладывается на несущие стены в продольном направлении. Крепление производится при помощи шпилек (на армопоясе или кладке) или с помощью катанки (для зданий с небольшой кровельной высотой).

ОСТОРОЖНО!
При использовании шпилечного соединения, связующие элементы не нужно наглухо замуровывать в стену. Они должны выступать из стены на 30-40 мм, так как на шпильки будет накручиваться гайка.. Следующим этапом будет создание конькового прогона, служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли

Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы

Следующим этапом будет создание конькового прогона, служащего опорной частью для всей конструкции двухскатной кровли. Он выполняется из бруса или отесанного бревна. В случае, если пролет здания не более 6 м, его опирание может осуществляться без дополнительных опорных элементов. В противном случае для монтажа нужно использовать строительные фермы.

Монтаж. Часть 1

После установки этих элементов можно осуществлять подъем и монтаж основного стропильного элемента, собранного по шаблону. Скрепление с мауэрлатом может осуществляться 2-мя способами:

Жестким соединением. Осуществляется при помощи уголков и брусов. Реже используются скрепление посредством запила на стропильных ногах, с последующей фиксацией гвоздями или скобами.

Особенности: помимо основного соединения необходимо осуществлять привязку стропил к стене при помощи анкеров или проволочной конструкции.

Скользящим. В его основе лежит создание шарнирного соединения. Его делают при помощи стыкования элементов с использованием запилов. Элементы соединяются металлической закладной деталью с отверстиями для болтов, или 2-мя гвоздями, которые нужно забивать под углом.

Осуществлять монтаж деревянных ферм нужно в определенной последовательности. Сначала устанавливаются крайние фермы, расположенные на торцах здания. Затем между ними натягивается шнур или веревка, с помощью которых проверяется вертикальность их установки. Далее под шнуром ведется дальнейшая установка стропильных конструкций в соответствии с заданным проектным шагом.

Монтаж. Часть 2

Создание кровли из металлочерепицы – довольно трудоемкий процесс, требующий определенных навыков и набитой руки. Поэтому для осуществления правильного монтажа нужно как минимум работать под наблюдением грамотного специалиста.

Результаты расчетов

Крыша:

Угол наклона крыши: градусов.
Угол наклона подходит для данного материала.
Угол наклона для данного материала желательно увеличить!
Угол наклона для данного материала желательно уменьшить!

Площадь поверхности крыши: м2.
Примерный вес кровельного материала: кг.
Количество рулонов изоляционного материала с нахлестом 10% (1×15 м): рулонов.

Стропила:

Нагрузка на стропильную систему: кг/м2.
Длина стропил: см.
Количество стропил: шт.

Обрешетка:

Количество рядов обрешетки (для всей крыши): рядов.
Равномерное расстояние между досками обрешетки: см.
Количество досок обрешетки стандартной длиной 6 метров: шт.
Объем досок обрешетки: м3.
Примерный вес досок обрешетки: кг.

Требования к конструкционным элементам стропильных систем

Элементы стропильных систем, как правило, изготавливают из древесины хвойных пород с влажностью не более 20 процентов. Высокое содержание смолистых веществ в таком материале обеспечивает длительный срок службы всей конструкции. Тем не менее, все деревянные элементы следует дополнительно обрабатывать защитными растворами, предотвращающими преждевременное гниение, повреждение насекомыми, а также уменьшающими горючесть древесины. 

В процессе эксплуатации стропильные конструкции испытывают различного рода нагрузки, с целью уменьшения негативного влияния которых может понадобиться применение дополнительных усиливающих элементов. В зависимости от продолжительности воздействия все эти нагрузки делят на две категории: постоянные и временные. 

Под постоянными понимают нагрузки, которые создаются собственным весом стропильной конструкции, весом обрешетки, кровельных, теплоизоляционных и отделочных материалов. Эти нагрузки практически не изменяются в процессе эксплуатации кровли, поэтому перед тем, как рассчитать стропильную систему, их следует точно измерить и учесть. 

Временные же нагрузки подразделяются на две подкатегории:

• кратковременные – вес рабочих, производящих кровельные строительно-ремонтные работы, а также вес используемого ими оборудования и инструментов. Помимо этого, в разряд кратковременных нагрузок включают давление снежных масс на кровлю и ветровые нагрузки;
• особые – это редко возникающие нагрузки, вызванные форс-мажорными обстоятельствами, например, землетрясениями.

Как рассчитать снеговую нагрузку

При возведении кровли чрезвычайно важно знать, как правильно рассчитать стропильную систему целом, и снеговую нагрузку на нее в частности. Это чрезвычайно важный фактор, который нельзя упускать из виду, ведь при неправильно спроектированной конструкции во время сильных снегопадов может обрушиться вся крыша (подробнее: «Расчет снеговой нагрузки на кровлю и ее особенности»). 

Для расчета значения нагрузки, создаваемой снежными массами на кровлю, используется следующая формула:

S=Sg*µ, где

Sg – табличное значение массы квадратного метра снежного покрова на горизонтальной поверхности земли;

µ — коэффициент, позволяющий определить переход от веса снежного покрова на земле к нагрузке, создаваемой снежной массой на кровельное покрытие

Значение данного коэффициента определяется в зависимости от углов уклона скатов крыши. Так, при углах уклона, не превышающих 25 градусов, µ принимается равным 1; при углах наклона от 25 до 60 градусов значение µ составляет 0,7

В тех случаях, когда угол уклона ската крыши больше 60 градусов, нагрузка, создаваемая снежным покровом на кровлю, не принимается во внимание при расчете ввиду ее незначительности. 

Как рассчитать ветровую нагрузку

В местностях, где дуют сильные ветра (например, в степных или прибрежных районах), особое внимание должно уделяться вопросу, как рассчитать стропила на крышу с учетом создаваемых этими ветрами нагрузок. 

Для этого пользуются следующей формулой:

W=Wo*k, где

Wo – нормативное значение ветровой нагрузки для конкретного ветрового района, которое можно найти в специальных таблицах;

k — коэффициент, позволяющий учитывать изменение ветрового давления в зависимости от высоты. Значение этого коэффициента также берется из таблицы, составленной с учетом местностей.

В таблице все местности разделены на две группы:

• открытые прибрежные районы, пустыни, тундры, степи и лесостепи;
• городские районы, лесные массивы и иные районы, территория которых равномерно покрыта препятствиями высотой не менее десяти метров. 

Переменные нагрузки на кровлю

Переменными называются такие нагрузки, которые действуют на крышу не постоянно, а сезонно.

Ярким примером является снег в зимнее время. Снежные массы оседают на кровле, создавая дополнительное воздействие. Но весной они тают, соответственно, давление снижается.

К переменным нагрузкам относится и ветер. Это тоже погодное явление, которое действует не всегда.

И таких примеров очень много

Поэтому важно учитывать переменные нагрузки при расчете длины стропил двускатной крыши

При вычислении нужно брать во внимание множество различных факторов, воздействующих на крышу здания

Теперь подробнее рассмотрим снеговые нагрузки. При расчете данного параметра нужно использовать специальную карту. Там размечена масса снежного покрова в различных регионах страны.

Для вычисления данного вида нагрузки используется следующая формула:

S = Sg х µ

Где Sg — показатель местности, взятый по карте, а µ — поправочный коэффициент.

Он зависит от уклона крыши: чем уклон сильнее, тем меньше коэффициент поправки. И тут есть важный нюанс — для крыш с уклоном от 60oего совсем не учитывают. Ведь с них снег будет просто скатываться, а не скапливаться.

Вся страна разделена на районы не только по массе снега, но и по силе ветров. Имеется специальная карта, на которой можно узнать данный показатель в определенной местности.

При расчете стропил кровли ветровые нагрузки определяются по следующей формуле:

W = Wo* x

Где x — коэффициент поправки. Он зависит от месторасположения строения и его высоты. А Wo— параметр, выбранный по карте.

Точный расчет высоты двухскатной крыши

Классическая крыша 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 домов 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.

Расчёт высоты крыши

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.

Точный расчет высоты двухскатной крыши Для классической двухскатной крыши русской избушки расчёт заключается в определении длины стропил, которые образуют пары. Каждая из этих пар присоединяется при помощи обрешётки.

Выводы

Не стоит спешить с расчетами, если у вас нет никаких практических навыков, то результаты программ можно использовать как рекомендации. Очень полезно ознакомиться с параметрами кровельных систем уже построенных зданий. Выберите для себя походящий стиль и попроситесь к владельцу на экскурсию.

Конструкцию стропил можно посмотреть в уже отстроенном здании

Если у него есть мансардное помещение и стропильная система не видна, то можно получить практическую консультацию у опытных строителей.

Крыша – очень сложный и ответственный архитектурный элемент любого строения, не нужно с ним экспериментировать. Ошибки могут становиться причиной появления очень неприятных ситуаций, для их ликвидации потребуется много усилий, времени и финансовых средств. Намного выгоднее со всех точек зрения обратиться за помощью к профессионалам, чем самостоятельно заниматься такими сложными расчетами.