Грамотный расчёт четырёхскатной крыши: подготовка, алгоритм действий, удобные сервисы

Грамотный расчёт четырёхскатной крыши: подготовка, алгоритм действий, удобные сервисы

Варьирование четырьмя плоскостями позволяет добиться наиболее эффективного использования чердачного пространства в качестве жилого помещения (мансарды).

При этом дом приобретает эстетически привлекательный вид. Чтобы получить такой результат, необходимо произвести правильный расчёт четырёхскатной крыши.

Особенности вычислений

Прежде чем приступить к расчёту нужно представлять, какую крышу выбрал застройщик. 4-скатные конструкции бывают:

Шатровые. Для них характерно наличие 4-х одинаковых треугольных вальм и отсутствие конькового прогона.

После выбора вида кровли нужно подготовить необходимые данные для расчёта четырёхскатной вальмовой крыши.

Основные виды четырехскатной крыши, используемые в конструкции беседки

По видам делится на:

• шатровую. Имеет пирамидную форму, и состоит из 4 одинаковых треугольных скатов, соединенных в одной точке. Особенность данной конструкции заключается в том, что в ней отсутствует конек. Такой тип кровли подходит только для сооружений квадратных форм. Если беседка – прямоугольная, то шатровую крышу в ней сделать не получится;
• вальмовую. Отличается универсальностью, так как подходит для построек как квадратных, так и прямоугольных форм. Состоит кровля из разных скатов (треугольных, трапециевидных);
• полувальмовую. Идеально подходит для домов с мансардой, но при строительстве беседок практически не используется. Такая конструкция отличается треугольными укороченными скатами.

Как видно из всего вышеперечисленного, самым лучшим вариантом для строительства беседки с 4-х скатной кровлей является вальмовая конструкция. Так как в ней строго соблюдаются пропорции, и она подходит для построек любых размеров и форм.

Подготовка

Перед строительством 4-скатной кровли обязательно нужно создать ее чертеж. Для этого надо определиться с:

• Планом кровли. Его формируют на основе расположения внешних стен по периметру дома. По плану можно определить длину накосных, рядовых стропил и нарожников. Также на плане обозначают длину свесов кровли по периметру здания.
• Удельной нагрузкой. Она является определяющим параметром угла наклона стропил. Оптимальную величину снеговой нагрузки определяют по таблицам СНиП 2.01.07-85 с привязкой к месту строительства по карте. Данный параметр существенно влияет на угол наклона кровли.
• Видом и размерами пиломатериалов для стропильного каркаса. Это важно для параметров обустройства стропильной системы и обрешетки.
• Видом кровельного материала. Особенностью четырёхскатных кровель является то, что её скаты имеют большой угол наклона. Кровельное покрытие с большим удельным весом стараются не применять.

Проектирование

Каркас имеет ряд элементов, каждый из них играет весомую роль, несет функциональную нагрузку. Для создания прочной конструкции нужно провести расчеты и вычисления. Многие умельцы отказываются от помощи профессионалов, решив, что смогут справиться со строительством крыши самостоятельно. В случае с четырехскатной крышей это может стать большой ошибкой, ведь неточности в расчетах стропильных систем недопустимы. Даже если монтаж кровли будет проводиться самостоятельно, то за стропильной системой и ее расчетами лучше обратиться к архитектору, способному помочь.

В проекте крыши указывают функциональную нагрузку каждого элемента, его габариты. Также архитекторы обязаны подробно описать узлы и соединения стропильной системы для того, чтобы монтаж конструкции был проще. При качественно выполненном проекте достаточно закупить материалы, инструменты и заняться возведением крыши.

Если же нет денег на профессионального архитектора, и расчеты будут проводиться самостоятельно, то лучше использовать вспомогательные средства, компьютерные программы, предназначенные для расчета четырехскатной крыши, таким образом минимизировать вероятность ошибки. После этого нужно провести разметку, точность которой также очень важна, она повлияет на то, будут ли дополнительные финансовые траты.

В первую очередь нужно выбрать угол наклона скатов, чем он больше, тем больше будут расходы на закупку материалов, строительство каркаса в целом. Если же угол будет слишком маленький, то также потребуются существенные затраты на создание максимально мощной стропильной системы, так как нагрузка ветра и снега на поверхность крыши возрастет. Именно поэтому нужно найти оптимальный вариант, провести ряд расчетов, после чего построить практичную, функциональную, а главное надежную крышу.

Как правильно рассчитать площадь кровли?

Общая площадь четырехскатной кровли состоит из суммы площадей скатов. Соответственно для расчета нужно:

• подсчитать площадь всех скатов;
• сложить величины.

Для облегчения подсчетов нужно разбить зону проекции на стандартные геометрические формы: прямоугольники, треугольники и квадраты. Для определения площади крыши, важно предварительно вычислить S каждой геометрической фигуры.

Для прямоугольника: S = a*b (a, b – длины сторон).

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м. Тогда получаем: S = 6*5=20 м².

Для равностороннего треугольника: S = (a*b)2.

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м. Тогда получаем: S = (5*4)/2=10 м².

Аналогично производят вычисления, если зоной проекции является трапеция:

Для трапеции: S = (a*b)h/2 (a, b – длины сторон и h — высота).

Пример расчета: a = 5 м, b = 4 м, h = 3 м. Тогда получаем: S = (5*4)3/2=30 м².

Если зоной проекции является параллелограм, то применяют формулу:

Для параллелограмма: S = a*h (a – длина сторон и h — высота).

Пример расчета: a = 5 м, h = 3 м. Пример расчета: S = 5*3=15 м².

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).

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);

Минимально возможный шаг между фермами составляет 60 см и максимум 2м.

Беседки с двускатной кровлей

Двухскатные кровли, исходя из названия, состоят из двух плоскостей под наклоном, соединенных между собой коньковым узлом.

Конструкции таких кровель в свою очередь также имеют несколько вариантов исполнения:

• Стандартная, с углом наклона скатов 45 градусов.
• С разными скатами.
• С большим выносом.
• С фронтонами.

Популярные статьи Описание и особенности выращивания ириса сибирского Пинк Парфейт

Устройство кровли беседки

Двускатная крыша для беседки своими руками обычно устраивается в стандартном исполнении или с разными скатами. Хоть это и один из простых способов покрытия, он наравне с другими требует тщательных расчетов вычерчивания конструкций.

Для закупки строительных материалов на сооружение, определяем площадь крыши. Расчет материалов покрытия ведется с учетом укладки практически всех материалов внахлест.

Из какого бы материала не возводилась двухскатная кровля, конструкция стропильной системы состоит из одинаковых элементов:

1. Мауэрлат — опорный брус, принимающий и распределяющий на несущие конструкции нагрузки от кровли. На мауэрлат в зависимости от конструкции, опираются стропильные ноги или балки перекрытия.

При правильной конструкции кровли, вы можете сделать не просто навес над беседкой, а целую комнату отдыха

1. Стропильные ноги задают форму кровли (треугольника). Они непосредственно образуют стропильную систему, располагаясь по обе стороны кровли, друг, напротив друга, соединяясь в районе конька.

Размеры стропил и их шаг (расстояние между соседними стропилами, лежащее обычно в диапазоне от 600 до 1200 мм) зависят от:

• Габаритов беседки.
• Снеговой и ветровой нагрузки в вашем регионе.

1. Стойки — вертикальные элементы, служат для поддержки стропильных ног. Стойки устанавливают посередине стропильной системы (под коньком), а при ширине кровли 8 м и более, дополнительно между карнизом и коньком.

Все элементы следует соединять металлическим крепежом (как на фото)

1. Лежень — опорный брус, на который устанавливаются стойки.
2. Прогоны — горизонтальные бруски служат для поддержки стропильной системы. Они опираются на стойки и располагаются параллельно мауэрлату.
3. Затяжки — брусья, смонтированные перпендикулярно мауэрлату для скрепления стропильных ног.
4. Всю систему венчает кровельное покрытие и конек.

Вот таким образом устраивается беседка с двускатной крышей своими руками.

На данном рисунке вы можете ознакомиться с всевозможными вариантами крепления стропил

Нюансы устройства кровель для беседок

И в завершение, что касается устройства кровель дачных строений, тут есть несколько правил.

Это не инструкция, которой следует строго придерживаться, скорее советы рекомендательного характера, способные существенно облегчить и упростить процесс возведения и эксплуатации беседки:

• Тяжелые материалы кровельной системы потребуют возведения более мощных несущих конструкций. Посему используйте по возможности облегченные варианты кровель.
• Если вы планируете устанавливать встроенный или переносной мангал в беседке, побеспокойтесь о защите кровельных материалов от воздействия открытого огня.

При выборе того или иного кровельного материала используйте только специализированный крепеж

• Покрывая кровлю металлическими материалами, приготовьтесь к тому, что ливень и тем более град будут гулко отдаваться во внутреннем пространстве беседки.
• При расчете уклона кровли следует учесть и снеговую нагрузку, атакующую сооружение зимой и ветровую, воздействующую круглый год. Слишком большой уклон для быстрого схода осадков, может стать угрозой повреждения кровли сильным ветром и потребует установки специальных элементов разделяющих воздушные потоки. От этого увеличится и общая цена беседки, и поработать придется больше.
• Обязательно выполните защиту кровельных элементов от воздействия влаги и возможных биологических атак (вредителей, грибков), обработав их антисептиками и гидрофобными составами.

Используйте оцинкованные саморезы – они значительно превосходят по прочности привычные металлические гвозди

Нахождение угла наклона с учетом всех нагрузок

Угол наклона кровли определяют по СНиПу 2.01.07-85 в соответствии с табличным нормативом снеговой нагрузки с привязкой по карте к месту строительства дома.

Наклон можно изменять только в большую сторону. Корректировку проводят, если рекомендуемый угол для кровельного материала больше табличного параметра.
В районах с сильными ветровыми нагрузками применяют специальный коэффициент запаса. Обычно он равен 1,2.

Оптимальный угол наклона подбирается с учетом:

• Ожидаемого веса пирога и бюджета строительства. Траты и вес каркаса растут одновременно с уклоном.
• Ветровых нагрузок. Из-за отсутствия фронтонных свесов вальмовые крыши имеют низкую парусность, при стандартной (в пределах 40-70 мм, не более) длине свеса и низкой вероятности возникновения ураганов данными нагрузками можно пренебречь. В регионах с сильными ветрами влияние данной нагрузки на кровлю учитывается при уклоне более 27°.
• Требований производителей кровельных материалов. Оптимальный уклон для большинства видов варьируется от 20 до 45°.
• Необходимости использования внутреннего пространства Чем круче уклон, тем меньше места остается под кровлей, но подъем должен быть достаточным для свободного перемещения.
• Веса снежного покрова. Данный критерий имеет решающее влияние, при отсутствии возможности схода снега нагрузка на скаты увеличивается до полутонны на 1 м2 и более.
  В регионах с обильными снегопадами уклон скатов таких крыш составляет как минимум 40 °, лучше – 60 (именно при таком угле снеговой нагрузкой можно пренебречь, в остальных случаях она прибавляется с поправочным коэф. от 1 до 0,33).

Более подробно о расчете угла наклона скатной крыши можно прочитать здесь.

Как рассчитать четырехскатную крышу беседки

Существуют два реальных способа:

• Использовать готовый чертеж или прототип четырехскатной крыши, использованной при строительстве дома. Нужно будет только в масштабе пересчитать размеры и сечения основных несущих элементов кровли в привязке к размерам своей беседки;
• Выполнить расчет четырехскатной крыши с использованием готовых программных комплексов, но для этого нужно как минимум сделать проект самой беседки.

Популярные статьи Какой грунт нужен для посадки гортензии садовой

Для работы можно распечатать эскизы с размерами и углами запилов. Имея на руках стопку эскизов, проще купить материал или заказать изготовление деталей каркаса у профессионального столяра.

Как вычислить высоту конька?

Высоту конька вычисляют по чертежу поперечного сечения кровли. Разрез представляет собой равнобедренный треугольник, где стороны – стропила, а основание — пролёт между несущими стенами.

При расчёте на чертеже в центре основания будет находиться торец центрального ригеля, а на вершине треугольника – торец конькового прогона.

Высота конька будет вычисляться, как высота данного треугольника. Зная наклон, параметр определяют как произведение длины стропильной ноги на синус угла между балкой перекрытия и стропилом.

Алгоритм расчёта высоты конькового прогона можно выразить следующей формулой:

• H – высота конька;
• b – это ½ часть торцевых стен;
• a – уклон скатов.

Определить тангенс можно с помощью специальной таблицы Брадиса.

Расчет угла наклона скатов и длины стропил

Значение наклона кровли подбирается исходя из климатических условий региона строительства. Четырехскатные вальмовые крыши без мансарды под углом 15–25° целесообразно устраивать на местности с сильными ветрами. Следует принять во внимание требования производителей кровельных материалов. Для каждого вида есть допустимые минимальные углы скатов по отношению к плоскости перекрытия.

Высота конька рассчитывается по формулам, применимым к прямоугольным треугольникам в тригонометрии. В некоторых случаях выбирается сначала подходящая отметка верхней точки четырехскатной вальмовой крыши с чертежа, а затем уже вычисляется угол, под которым будут монтироваться скаты. В формуле а – является высотой конька, b – половиной ширины дома из плана. Исходя из величин а и b, по таблицам Брадиса для tg и ctg вычисляется угол наклона или высота конька.

Вам будет интересно: Как выбрать подходящую форму крыши для своего дома: преимущества и недостатки видов кровли

Определить длину стропильной ноги L можно, имея значение пролета, отметку верхней точки крыши или угла наклона по двум формулам. Если известна высота конька: L=L1+L2.

Меньший угол наклона характерен большой длиной стропил.

Размеры обрешётки

Методика расчета обрешетки достаточно проста. Для нахождения параметров обрешетки знать площадь кровли и размер пиломатериалов.

К примеру, S крыши — 100 м², а параметры доски 25×150×4000 мм (толщина, ширина и длина), то:

• площадь одной доски = 0,15 * 4 = 0,6 м²;
• количество досок для обрешетки 100 / 0,6 = 167 шт.;
• объем (в м³) одной доски 0,15 × 0,025 × 4 = 0,015 м³;
• объем всех досок 100 × 0,015 = 1,5 м³.

Для обустройства сплошной обрешетки потребуется 1,5 м³ досок. Для разреженной — нужно выполнить корректировку расчетов. Вносится новая составляющая – шаг между досками.

Если планируется сделать сплошную обрешетку, то достаточно взять удельный вес материала, который планируется использовать. Например, вес плиты ОСП или фанеры составляет 650 кг/м³.

Количество кровельного покрытия на дом

Кровельное покрытие имеет разные формы и соответственно укладывают его по-разному. Алгоритм подсчёта количества кровельного покрытия можно выразить следующим образом:

Sкр = 2(Sв + Sтр) = 2(bh/2 + h1(a1 + b1)/2) = bh + h1(a1 + b1), где:

• Sкр – искомая площадь вальмовой кровли;
• Sв – площадь вальмы;
• Sтр – площадь бокового ската;
• b – основание вальмы;
• h — её высота,
• h1 – высота трапеции;
• a1 – длина конька;
• b1 – длина нижнего карниза с учётом свесов.

Если исходить из площади всей кровли 4-хскатной крыши, то можно рассчитать только площадь лицевой поверхности элементов покрытия кровли. Между тем определённая часть поверхности материала будет скрыта перехлёстами плиток или панелей при их креплении на крыше.

То есть, реальная потребность в площади материала будет превышать общую площадь кровли.

Поэтому для грамотного расчета необходимого количества материала в норму расхода на единицу площади скатов закладывают коэффициент запаса.

Например, для профлиста шириной 850 мм лицевая размер составит 750 мм за счёт перехлёста волн панелей. По длине панели перекрываются с обеих сторон на 50 мм.

Отсюда вывод, что одна панель профлиста размером 3000 х 850 мм при укладке её на крышу «теряет» полезную площадь в размере (0,85 – 0,75) х (0,5 х 2) = 0,1 м2.

Но ещё надо учитывать дополнительный расход материала при крое для граничных участков. Следовательно, при подсчёте потребности кровельного материала нужно площадь крыши умножить на коэффициент 1,2 и разделить на площадь одной панели профнастила.

Вальмовая крыша

Важными в чертежах четырехскатной вальмовой крыши являются узлы соединений основных элементов конструкций:

• Крепление диагональных и рядовых стропил к мауэрлату;
• Соединение концов конька с балками;
• Крепление кобылки к стропильной ноге. При ее отсутствии – детализация на чертеже запила доски для соединения с мауэрлатом.
• Установка нарожников.

Следующим этапом в проектировании четырехскатной вальмовой крыши будет нанесение слуховых или мансардных окон, отверстий вентиляционных труб, дымоходов на чертеж. Эти проемы в каркасе обрамляют деревянными брусками. Кровля укладывается на «пирог» из теплоизоляции. На балки натягивается пароизоляционная пленка, поверх нее устанавливают крепление обрешетки. Укладывается утеплитель, а следом за ним – рейки контробрешетки. Завершающий этап зависит от кровельного материала.

Конструкция

На четырехскатную крышу здания помимо постоянной нагрузки от кровли, каркаса и утеплителя воздействует ветер и осадки. От максимального количества снега, выпадающего зимой в регионе строительства, зависят такие показатели:

• Тип кровельного материала, следовательно, и вид обрешетки;
• Размер сечения бруса;
• Количество поддерживающих элементов в конструкции.

Вам будет интересно: Нюансы при проектировании односкатной крыши: что важно знать при создании чертежа

Расчет постоянной нагрузки G на четырехскатную крышу производится путем сложения веса всех материалов в кровельном пироге на 1 кв.м. Полученное значение по СНИПу необходимо умножить на коэффициент 1,1 для запаса прочности.

Ветровая нагрузка рассчитывается по формуле: W=Wo×k×с,

где Wo – ветровое давление, которое можно взять из справочника для определенной местности;

k – коэффициент, учитывающий изменение по высоте ветрового давления;

с – коэффициент аэродинамический (принимаем равным 0,8).

Формула расчета снеговой нагрузки представляет собой значение из справочника для города постройки, умноженного на коэффициент, зависящий от уклона скатов. Дальнейший расчет покажет подходящее сечение балки для каркаса четырехскатной вальмовой крыши, а также необходимость укрепления конструкции дополнительной опорой.

Полученные нагрузки стоит сложить и умножить на грузовую площадь стропильной ноги. Чтобы узнать линейную распределенную нагрузку по длине балки, необходимо будет поделить полученное значение суммарной нагрузки на длину элемента.

Расчет площади скатов вальмовой крыши

Чтобы составить смету кровли, необходимо знать, сколько понадобится материала. Для этого «разбивают» четырехскатную крышу на плоские геометрические фигуры и вычисляют площадь каждой из них. Исходные данные берут из чертежей: высоту конька или углы наклона, расстояние между стеной и свесом, габариты здания.

Для простой шатровой четырехскатной крыши делают расчет площади одного равнобедренного треугольника и умножают полученное значение на 4. Следует учитывать, что посчитать площадь от конька до карниза на чертеже с точностью до кв.см – невозможно. Расчетами определяют приближенное количество материала.

В примере ниже чертеж и расчет четырехскатной шатровой крыши с длиной свеса крыши в 1 метр, углом уклона 50°для здания со стенами размерами 5,25м.

Сервисы

Чтобы не заниматься скрупулёзным подсчётом расходных материалов, можно воспользоваться сетевыми онлайн-калькуляторами, коих в Интернете можно обнаружить немалое количество.

Наиболее востребованные онлайн-калькуляторы для стропильной системы:

• stroy-calc.ru;
• calcstroy.ru;
• kalk.pro/roofs/hip-roof.

Для подсчёта расхода кровельного покрытия можно воспользоваться следующими сервисами:

• профнастил: grandline.ru;
• металлочерепица: expert-dacha.pro;
• ондулин: expert-dacha.pro.

Слепо доверять онлайн-сервису не стоит. Все результаты следует перепроверять. Желательно привлечь к проверке специалиста.

Расчёт вальмовой крыши

Вальмовая крыша имеет высокие эксплуатационные характеристики и сложную конструкцию, однако благодаря онлайн калькулятору произвести ее расчет сможет каждый домовладелец. Наш калькулятор достоверно рассчитает конструкцию вальмовой четырехскатной крыши. По результатам вычислений формируется 2D чертеж крыши и выполняется 3D визуализация.

Вальмовая крыша имеет четыре ската — торцовые в форме треугольников и боковые в виде трапеции. Скаты расположены под одинаковым углом к основанию. Их бока соединяются вальмами (наклонными ребрами), а верхушки – коньком. По периметру дома укладывают мауэлрат, на который опираются стропила. Вальмовая четырехскатная крыша имеет карнизный свес, в зависимости от ваших предпочтений

Достоинства и недостатки вальмовой крыши

Хоть расчет вальмовой крыши сложный, это одна из самых популярных конструкций для частного дома. Она имеет ряд преимуществ:

• Обтекаемость кровельного покрытия;
• Жесткость конструкции;
• Отсутствие фронтонов

Вальмовая крыша также имеет ряд недостатков:

• Сложность расчетов и установки крыши;
• Большой отхода материала (особенно МЧ).

Таким образом, достоинств больше, а онлайн калькулятор с чертежами крыши в деталях поможет в ее расчёте.

Специфика работы калькулятора расчета вальмовой крыши

Наш калькулятор сделает моментальный расчет стропильной системы вальмовой крыши – длину и количество стропил (в том числе диагональных), длину конька. От домовладельца требуется ввести лишь начальные параметры: длину и ширину дома, скат кровли, высоту. Хочется отметить, что ширину доски для стропил нужно выбирать исходя из нагрузок, как от ветровых и снега, так и от массы самого материала для кровли. Если вы делаете теплую крышу, то расстояние между стропил, должно соответствовать ширине утеплителя, чтоб избавиться от подрезок и не тратить материал.

Обрешётка

Доска для обрешётки обычно используется толщиной 30 мм. Ширина может быть разная, для металлочерепицы с шагом 35 см в соответствии с длиной продольной оси модуля МЧ «Монтеррей» оптимальная ширина доски — 100мм, для других типов покрытий, шаг и ширина доски может быть разной. Не забывайте, что на обрешётку для мягкой кровли, поверх будет класться ОСП или фанера сплошным ковром.

При устройстве теплой крыши необходимы:

• Утеплитель толщиной 100 мм, но лучше 150-200 мм.
• Гидроизоляция, пароизоляция;
• Контробрешетка толщиной не менее 30 мм.

Как вы уже поняли, рассчитать вальмовую крышу на онлайн калькуляторе очень легко, даже обладая совсем слабыми знаниями в строительстве. Основные конструктивные особенности вальмовой крыши схожи с геометрией школьной программы, по этому давайте считать вместе.

Источник https://karniz-dv.ru/remont-i-strojka/4-skatnaya-krysha-2.html

Источник https://calcstroy.ru/krysha/raschet-valmovoj-kryshi

Источник

Источник