Как определить угол наклона?
Для вычисления угла наклона в расчёт берут материал кровли:
- не менее 22 градусов для шифера (иначе – вода попадёт в зазоры);
- металлочерепица – не менее 14 градусов (в противном случае листы сорвёт сильным ветром);
- профилированный настил – не менее 12 градусов;
- битумочерепица – не более 15 градусов (при превышении слезание элементов с крыши, ибо закрепляются они на мастике).
Рулонные материалы – угол в 3-25 градусов. Параметр определяется количеством слоёв: чем их больше, тем выше угол наклона. При повышении угла наклона чердак увеличивается в объёме, а с ним и количество материалов, затраченных на возведение крыши.
Можно вместо крыши установить толстое перекрытие –и покрыть его битумом. В этом случае перекрытие отбортовывается на небольшую высоту со всех сторон по периметру. В любом месте бортика просверливается отверстие для стока воды, в которое вводится водосток. Тогда и крыша не нужна как таковая – чердак будет полностью отсутствовать. Но такое решение имеет ряд недостатков, один из которых – образование толстого слоя ряски и водорослей на рубероиде, выполняющем роль мощной гидроизоляции. К тому же зимой там будет скапливаться снег и лёд. Летом это перекрытие будет перегреваться, отчего в доме будет очень жарко.
Разберемся, как рассчитывается угол ската.
- Для треугольника чердака в разрезе вычисляется тангенс острого угла, на который и наклоняются стропила, обрешётка и кровля. Этот тангенс равен отношению высоты кровли к полудлине основания (перекрытия). Число должно получиться равным менее единицы.
- Арктангенс («обратный тангенс») полученной величины в сумме даёт угол в радианах, который переводится в градусы (радиан равен приближённо 57 градусам).
Угол наклона крышного настила (стропила, обрешётка и кровля) может быть вычислен и экспериментально. Некоторые мастера оценивают данную величину лишь по теореме Пифагора и общим рекомендациям к углу наклона, располагая конкретными досками (например, 6-метровыми) для балок и стропил. Иногда бывает, что строительство дома – начиная с закладки фундамента – происходит в соответствии с длиной заранее купленных досок и/или бруса, идущих на стропильную систему и имеющихся в данный момент в продаже. То есть квадратура дома, если позволяет площадь участка, рассчитывается с крыши (стропильной системы), под будущие стропила которой и подгоняется закладка фундамента и выкладка стен. Это делают, чтобы не тратить лишнее время на перерасчёт и лишнее пиление/сращивание досок, а сразу же изменить проект должным образом, не подгоняя крышу под него.
Особенности вальмовой крыши
Невозможно сделать правильный расчет без понимания самого предмета. Каждый элемент стропильной системы играет очень важную роль, любые ошибки оказывают крайне негативное влияние на общие показатели прочности и устойчивости системы. Даже небольшие просчеты могут становиться причиной возникновения аварийных ситуаций. Из каких деталей состоит вальмовая крыша?
Стропильная система вальмовой крыши отличается от обычной двускатной
Таблица. Составляющие вальмовой крыши
Элемент крыши | Краткое описание и назначение |
|---|---|
Диагональные стропилины (накосные) | Самые большие по длине и наиболее нагруженные элементы стропильной системы. Устанавливаются по углам скатов, на них опираются нарожники. Как правило, изготавливаются из спаренных стропилин, за счет этого увеличиваются несущие способности. |
Рядовые стропильные ноги | Ничем не отличаются от стропильных ног обыкновенных скатных кровель, чаще всего это доски 50×150 мм. |
Нарожники | Формируют вальмы, верх опирается о накосные стропилины, пятка на мауэрлат. В целях уменьшения нагрузки на диагональные стропила устанавливаются дополнительные подпорки. В зависимости от конкретных особенностей крыши нарожники могут опираться на шпренгель, угловые подкосы и т. д. |
Опоры для диагональных стропил
При выборе вальмовой крыши надо знать о ее преимуществах и недостатках.
Преимущества конструкции:
- во время строительства нет надобности учитывать направление преобладающих ветров, крыша имеет полностью одинаковые параметры парусности со всех сторон;
- крыша жесткая, может выдерживать значительные снеговые и ветровые нагрузки. Использование специальных элементов дает возможность перекрывать дома с большой площадью;
- не имеет фронтонов, что несколько облегчает и уменьшает объем кладочных работ.
Вальмовая крыша позволяет сэкономить на возведении фронтонов дома
Недостатки:
- требует много пиломатериалов, это увеличивает сметную стоимость строения;
- технологическая сложность. Процесс возведения вальмой кровли имеет много индивидуальных нюансов, такие работы могут выполнять только очень квалифицированные строители;
- большое количество непродуктивных отходов кровельных материалов. Особенно это касается металлических кровель – отрезанные под углами куски приходится выбрасывать.
Основными недостатками вальмовой крыши считаются сложность возведения и большое количество отходов строительных материалов
Общедоступные данные
Перед тем как рассчитать крышу дома, нужно решить какая конфигурация этой крыши вам больше подходит.
Пару слов о популярных видах крыш
| Иллюстрации | Рекомендации |
 | Односкатная конструкция. Эта конструкция самая простая и не дорогая в обустройстве, но подходит она разве что для небольших хозяйственных построек шириной 3–4 м. Угол наклона здесь зачастую не превышает 15º, соответственно уровень снеговой нагрузки будет высоким, что неизбежно приведет к быстрому износу стропильной системы и всей кровли. |
| Двускатная конструкция. Для двускатной крыши кровельного материала нужно больше, но зато это едва ли не самая устойчивая и долговечная конструкция. Для любителя вполне реально возвести такую кровлю своими руками, а рассчитать крышу для дома с классическими двумя скатами не составит большого труда. | |
 | Двускатная сложная кровля. В этой конструкции основной проблемой для любителя могут стать ендовы, а также стыковка карнизных свесов и коньковые соединения. Калькулятор кровли, конечно, учитывает эти моменты, но для обустройства сложных конструкций лучше нанимать профессионалов. |
 | Мансардная или ломаная крыша. Оптимальный вариант для обустройства жилого чердака. Расчет крыши с ломаными скатами относительно прост, здесь верхняя часть рассчитывается по двускатной схеме, а потом добавляются свесы. |
Терминология
Чтобы выполнить расчет крыши в интерфейс любого онлайн калькулятора нужно занести начальные данные, а для этого нужно как минимум знать, как называются основные узлы и детали.
- Стропила — несущие деревянные балки, на которые укладывается кровельный пирог. Минимальное сечение стропильной ноги 50х150 мм. В магазине можно купить балку длиной до 6 м, если вам нужно больше, то балки придется наращивать. Кстати цена на стропильный лес самая высокая;
- Мауэрлат — деревянная балка, укладываемая по периметру сверху наружных стен. Такая балка может быть наборной или цельной, сечение мауэрлата стартует от 100х100 мм;
- Затяжка — горизонтальная перекладина, стягивающая 2 смежные стропильные ноги в двускатной конструкции;
- Стойка — вертикальный брус, который поддерживает наиболее нагруженные узлы кровли;
- Прогон — прогоны бывают боковыми и коньковыми:
- Коньковый прогон устанавливается либо в верхней точке между стропилами, либо непосредственно под этим соединением;
- Боковые прогоны также монтируются горизонтально, опираются на стойки и служат для промежуточной поддержки стропильных ног.
- Подкос — это брус, подпирающий стропильную систему под определенным углом, зачастую этот угол равен 45º;
- Лежень — брус, который монтируется на внутренние простенки дома и служит для опоры стоек;
- Обрешетка — это деревянный настил для кровельного покрытия. Минимальная толщина досок обрешетки 25 мм.
Расстояние между досками обрешетки называют шагом обрешетки, этот параметр рассчитывается в зависимости от вида кровельного покрытия, к примеру, под шифер шаг обрешетки будет порядка 50 см, а под мягкую битумную черепицу нужно набивать сплошной настил;
- Ширина основания — это расстояние между противолежащими стенами дома, на которые опираются стропильные ноги;
- Высота подъема — это расстояние от балок перекрытия (пола чердака) до конька крыши. Именно от высоты подъема зависит угол наклона кровли;
- Свес — расстояние от стены дома до среза кровли. Классическая инструкция, а также ГОСТ 24454-80 требуют, чтобы это расстояние было не менее 50 см.
Структура стропильной системы напрямую влияет на прочность крыши.
Расчёт угла наклона, высоты и веса кровли
Перед расчётом высоты крыши надо определиться с углами наклона скатов. В этом помогут нормативные документы, в которых предъявляются требования к кровельным работам, то есть свод правил СП20.13330.2011, базирующийся на указаниях СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия».
Угол наклона
По правилам выбор угла наклона кровли зависит от используемого финишного материала.
Под каким углом строить кровлю, решают, ориентируясь на финишный материал
Таблица: угол наклона для крыш с разным покрытием
| Рекомендуемый угол наклона крыши | Финишное покрытие |
| 1–2° | Рулонные материалы на битумной основе — не менее четырёх слоёв, с внешней гравийной посыпкой, утопленной в слой расплавленной мастики |
| 2–3° | Как в предыдущей строке, но для надёжности кровли достаточно трёх слоёв рулонного материала |
| 3–10° | Аналогичные вышеописанным рулонные материалы (не менее трёх слоёв), но без наружной защитной гравийной посыпки. |
| 10–15° | Рулонные кровельные материалы, наклеиваемые на горячую мастику не менее чем в два слоя |
| 13–15° | Черепичное глиняное покрытие |
| 15–17° | Асбестоцементные листы усиленного профиля |
| 17–20° | Кровельная листовая сталь с развальцовкой соединений |
| 18–35° | Профнастил, металлочерепица |
| 27–44° | Натуральное штучное черепичное покрытие, битумно-полимерные или сланцевые плитки |
| 38–45° | Дранка, щепа, натуральный гонт |
| 40–60° | Голландская черепица |
| 5–90° | Асбестоцементный шифер |
| 20–90° | Искусственный шифер |
Высота конька
Выбрав кровельный материал и решив, каким будет наклон крыши, приступают к определению высоты конькового бруса. Для этого обращаются к геометрии, ведь крыша в разрезе выглядит как два соединённые друг с другом треугольника.
При расчёте высоты крыши используют формулу a=b · tg α, где a — высота конька, b — половина ширины здания, α – угол наклона кровли.
Для примера рассчитаем высоту кровли под наклоном в 40°, которую планируется строить на доме размером 6х9 м. С этой целью выполним следующие вычисления:
- Ширину дома разделим на 2 и определим длину нижнего катета прямоугольного треугольника кровли: b = 6 / 2 = 3 м.
- По таблице найдём, что тангенс угла в 40° равен 0,84.
- Вычислим высоту кровли a = 3 · 0,84 = 2,52 м.
Видео: вычисление высоты и угла наклона кровли
Вес
В вес крыши включается масса всех слоёв кровельного пирога: финишного покрытия, контробрешётки, обрешётки и изоляционных материалов.
В вес кровли включают все материалы вплоть до теплоизоляционных плит
Допустим, нам необходимо определить вес крыши, покрытой битумной черепицей и утеплённой материалом плотностью 35 кг/м³, закатанным в рулон толщиной 0,1 м, длиной 10 м и шириной 1,2 м. В этом случае требуется сделать следующее:
- Рассчитать вес 1 м² теплоизоляционного материала по формуле 0,1 · 1,2 · 10 · 35 / (10 · 1,2) = 3,5 кг/м².
- Найти все остальные данные, то есть вес 1 м² финишного покрытия, паро- и гидроизоляции и деревянного каркаса из стропил и обрешётки, в таблице (см. ниже) или на этикетке товара в магазине.
- Сложить все полученные значения и умножить их на площадь крыши, тем самым определив вес всей кровли.
Таблица: вес 1 м² материалов для устройства кровли
| Материал | Вес 1 м² |
| Шифер | 10–15 кг |
| Ондулин | 4–6 кг |
| Керамическая черепица | 35–50 кг |
| Цементно-песчаная черепица | 40–50 кг |
| Битумная черепица | 8–12 кг |
| Металлочерепица | 4–5 кг |
| Профнастил | 4–5 кг |
| Контробрешётка | 18–20 кг |
| Обрешётка | 8–12 кг |
| Стропильная система | 15–20 кг |
Виды кровельных покрытий
При определении используемого материала для определенного вида кровли, учитывается угол наклона поверхностей.
Черепица
Наиболее распространенный материал при устройстве кровли подобного типа. Черепица бывает цементной, керамической, мягкой битумной, металлической.
Шифер
Применим ко всем видам вальмовых кровель. На выбор вида материала влияет тип чердачного помещения. Если планируется создание мансарды, от металлического шифера (профилированных листов) лучше отказаться. Оптимальным для жилых помещений является еврошифер, состоящий из стеклоткани и битумной пропитки. Минусом его считается только высокая стоимость.
Для двускатной крыши
Главной ошибкой расчета кровли является тот факт, что количество материала равно ее размерам ее площади. Отнюдь. Рассмотрим пример крыши, у которой два ската. Такая крыша и ее стропильная система достаточно проста. Таким образом, начальные параметры:
Длина скатов – 5 м (погонных);
Длина конька – 8,5 м (погонных);
Значит, площадь будет равна 5*8,5*2 = 85 кв.м. Дальше в расчет будет браться длина и ширина металлопроката.
Эти данные находятся в зависимости от типа профиля.
Профиль с одной волной имеет размеры: длина – 0,35 м, ширина – 1,1 м.
С тремя волнами – 1,05 и 1,1 м, с шестью волнами – 2,1 и 1,1 м, с десятью – 3,5 и 1,1 м.
Расчет числа листов, необходимых для ширины скатов, будет таков: 8,5 м /1,1 м и 8,5 м – длина конька, а 1,1 м – ширина профиля с одной волной.
0,35*14,29=1,42. Полученную цифру умножают на два, потому что у крыши два ската.
Измерение и вычисление сечения стропил
Рассчитать важно и водосточную систему для вальмовой крыши. В основном она зависит от угла наклона и площади крыши
Так, если та не превышает 60 м2, то нужны желоба диаметром 125 мм, а если больше, чем 60 м2, тогда диаметр увеличивают до 150 мм. Количество самих же труба нужно рассчитывать из того факта, что на каждые 10 метров идет одна труба.
Вот как рассчитать вальмовую крышу при помощи таблицы с коэффициентами:
- Шаг 1. Возьмите обычную рейку и найдите горизонтальную проекцию у промежуточной стропильной ноги.
- Шаг 2. Теперь в таблице найдите ваш получившийся коэффициент уклона и умножьте его на представленный в ней коэффициент.
- Шаг 3. Измерьте длину стропила от крепления нижней части стропила до конькового прогона.
- Шаг 4. Далее находим длину свеса стропил или вычисляем ее при помощи теоремы Пифагора.
- Шаг 5. Вычисляем длину угловых стропил.
Чтобы найти длину центрального стропила, на торце периметра дома нужно отметить центр, а на середине толщины конькового бруса точку а.
От этой точки нужно поставить отметку на линии проекции в горизонтали от центрального стропила до вертикальной стойки – это будет точка b. Теперь от точки – b нужно отмерить расстояние до торца конька, и получается точка с.
В итоге вы будете знать расстояние ab и bc, и остается найти длину центрального стропила ас. Формула, которая поможет вам вычислить это расстояние, выглядит так: а2+b2=с2. Чтобы получить более точное значение, воспользуйтесь коэффициентами пропорций.
По той же схеме вычисляют длину диагональных ребер и угловых стропил, и умножают полученное значение на коэффициент, который будет максимально близок к коэффициенту значению замеров.
Во время монтажа также производят свои замеры. Сначала на верхних торцевых частях мауэрлата по самому центру отмечают осевую линию, а по центру осевого бруса – линию центрального стропила.
Далее с шагом 60 см ставят отметки для промежуточных стропил на основании торца. После этого рассчитывается длина стропил от угла до центра торца. С противоположной стороны крыши парные стропила должны иметь такую же длину.
В этом вам поможет такая формула:
Крестообразные крыши сначала рассчитывают так же, как и обычные двускатные. Все зависит от того, какой формы скаты – треугольной или трапециевидной.
Нужно измерить площадь каждого, и тогда станет понятно, как рассчитать каждый элемент.
Виды и формы вальмовой крыши
Издавна самой распространенной формой крыши на Руси была двухскатная с фронтонами, украшенная резьбой. И только со временем появилась трехскатная, с одним фронтоном, и тростником или камышом в качестве покрытия.
И вот, наконец, в конце XIX века стали появляться классические четырехскатные кровли из соломы и очерета. Хотя привычной для российского народа они так и не стали, и особо распространены не были.
В основе современной вальмовой крыши – сложная конструкция из балок и стропил. В отличие от двухскатной крыши здесь есть не только скаты, но и хребты – пересечение скатов по горизонтали.
В процессе проектирования вальмовой крыши самая главная задача это правильно распределить нагрузку с расчетом веса кровли и площади, и при этом рассчитать все углы наклона каркаса
Здесь нужно будет взять во внимание шаг стропил, используемые материалы и качество древесины
Конструкция вальмовой крыши состоит из двух противоположных треугольных и трапециевидных скатов.
Полувальмовая крыша отличается тем, что треугольные скаты не крепятся к карнизу, а образуют собой ломанную линию с фронтоном. Такие крыши называются голандскими или датскими. И полувальмовая крыша куда сложнее по своему устройству, чем классическая четырехскатная.
Шатровые крыши устанавливают тогда, когда стены дома представляют собой форму квадрата. Такую крышу рассчитать проще всего, ведь все скаты здесь представляют собой одинаковые равнобедренные треугольники.
А вот одним из самых сложных и смелых архитектурных решений считается соединение сразу нескольких вальмовых крыш в одну систему, Г-образную или Т-образную. Их расчет намного сложнее, чем у обычных крыш, и здесь наверняка понадобится помощь специалиста.
Зато такие крыши идеально подходят для устройства комфортных жилых мансард и других разных помещений, для которых обычно нужны пристройки. Чем плохи последние? Дело в том, что любая пристройка создает дополнительную нагрузку на основной фундамент, и как он себя поведет в процессе эксплуатации – неизвестно.
Особенно, если в процессе его строительства были допущены ошибки, о которых мало кто подозревает. А в этом случае капитальные стены дома продолжаются на веранде или кухне, а вся крыша составляет одну целостную конструкцию. Хороша в плане архитектуры также угловая крыша Г-формы.
Монтаж двускатной стропильной системы
В настоящее время строительный рынок предлагает услуги по изготовлению стропильных ферм в индивидуальном исполнении для конкретных построек. Нужно отметить, что такая услуга имеет ряд преимуществ:
- Гарантированное качество изделий, обеспеченное применением специального оборудования и технологий сборки.
- Безопасность в противопожарном отношении, поскольку все детали ферм подвергаются антипиреновой обработке.
- Увеличенный срок службы, который достигается антибактериальной обработкой изделий специальными составами.
- Простота установки готовых ферм.
Единственным недостатком такого способа установки стропильной системы является относительно высокая стоимость изделий.
Для самостоятельного возведения двускатной крыши можно использовать готовые стропильные фермы, заказанные у профессиональных производителей
Сборка стропильных ферм на земле
Сборка стропил на земле используется в тех случаях, когда непосредственно у дома имеется ровная площадка достаточных размеров для изготовления ферм. При этом монтируются не полные фермы, а жёсткие конструкции из трёх-четырёх деталей, которые могут быть подняты к месту установки усилиями двух-трёх человек. Подъём производится при помощи канатов по слегам. Преимущество такого способа сборки состоит в возможности использования единого шаблона, чем обеспечивается высокая точность изготовления каждого элемента конструкции. Возможный вариант частичного монтажа ферм внизу выглядит следующим образом:
Изготовить стапель для сборки ферм. Он представляет собой три площадки, расстояние между которыми соответствует длине сопрягаемых деталей. Их можно собрать из нескольких досок или брусьев, располагаемых в одной горизонтальной плоскости.
-
- Для сборки первой фермы нужно взять две стропильных ноги и затяжку — нижнюю или верхнюю.
- Разложив детали на стапеле, разместить их в соответствии с чертежом фермы и скрепить гвоздями. Проверить заготовку фермы на соответствие размерам, указанным в техдокументации. При необходимости поправить расположение компонентов.
Выполнить окончательную фиксацию деталей в узлах фермы, используя дополнительные крепёжные пластины. Гвоздевые пластины можно устанавливать с использованием силовой струбцины, применяя дополнительные подкладки из толстолистовой стали под её губки.
- Уложить детали второй фермы поверх первой и зафиксировать струбцинами, точно повторяя контуры нижней фермы, которая играет роль шаблона. После сборки второй фермы убрать её в сторону.
Изготовить необходимое количество ферм, повторяя операции из предыдущего пункта. Таким образом обеспечивается полное соответствие всех изготовленных ферм.
Монтаж стропильной системы по месту установки производится следующим образом:
- На крышу поднимаются первые две фермы. Для этого можно использовать наклонный настил из нескольких брусьев и довольно прочные верёвки.
Первыми устанавливаются фронтонные фермы по концам крыши. Их нужно выставить строго вертикально и закрепить к мауэрлату временными укосинами.
- Между фронтонными фермами натягивается строительный шнур перпендикулярно расположению стропильных ног.
Каждая последующая ферма устанавливается с соблюдением ранее рассчитанного шага стропил.
- После установки последней фермы вся конструкция стропильной системы укрепляется прогонами, после чего временные крепления демонтируются.
- Далее монтируются остальные элементы конструкции — укосины, коньковый брус, лежни, стойки и прочее, предусмотренное в проекте стропильной системы.
Дополнительную прочность крыше придаёт обрешётка, набиваемая в последнюю очередь.
Сборка стропильных ног непосредственно по месту установки
Сборка стропил по месту применяется на крышах небольшого размера. При этом наверх подаются бруски-заготовки, из которых выпиливаются необходимые детали. Монтаж выполняется снизу вверх, начиная с установки стропильных ног. Горизонтальный уровень стропильной системы контролируется по натянутым шнурам, а вертикальность сборки ферм — строительным отвесом. Порядок монтажа такой же: сначала монтируются фронтонные фермы, затем остальные в любом удобном порядке.
Сборка стропильной системы непосредственно на крыше начинается с установки стоек и конькового прогона, на который укладываются стропила
В точности выполняя требования чертежей, можно смонтировать стропильную систему самостоятельно. В одиночку это сделать практически невозможно, поэтому участие одного или двух помощников обязательно.
