Рассчитать вальмовую крышу калькулятор. Расчет четырехскатной крыши: как грамотно рассчитать конструкцию для частного дома

Планирование будущего облика крыши дома практически всегда упирается в проблему проверки спроектированной стропильной системы на прочность, жесткость и устойчивость. Очень красивые и изящные на бумаге четырехскатные, шатровые, ломаные, вальмовые и полувальмовые конструкции на практике требуют от застройщика знаний и понимания того, как рассчитать вальмовую крышу наиболее понятным и доступным способом. Чем сложнее и замысловатее компонуется кровельная конструкция, тем сложнее рассчитать ее характеристики и получить достоверный результат.

Что значит правильно рассчитать крышу

Существует несколько основных методик, позволяющих рассчитать вальмовую крышу дома с относительно небольшой погрешностью. Все они широко используются в повседневном проектировании и многократно проверены на практике. Для частного застройщика-непрофессионала можно использовать три способа, позволяющие рассчитать параметры кровли, владея знаниями в пределах школьного курса математики:

• Табличный способ расчета, самый любимый и широко используемый в проектировании вальмовых и любых других стандартных кровельных схем. Он позволяет рассчитать основные параметры конструкции кровли, используя табличные данные, сведенные в справочники и методички;
• Рассчитать параметры на основании тригонометрических формул и простейшей модели вальмовой крыши. Графическим построением и вычерчиванием будущей вальмовой конструкции в увеличенном масштабе можно получить все необходимые сведения о параметрах кровли простым измерением;
• Использование готовых программ и онлайн калькуляторов. Сделать подобный объем работы вручную, рассчитать прочность и геометрию крыши без базового образования и подготовки другим способом практически невозможно.

Специализированных программ существует превеликое множество, и нередко правильно подобрать правильный программный комплекс на сегодня значительно сложнее, чем рассчитать с его помощью геометрию вальмовой крыши.

К сведению! Полноценные программные комплексы обладают высокой гибкостью настройки и позволяют рассчитать самые сложные варианты, например, сделать расчет вальмовой крыши с эркером.

Как и с любой другой программой, при работе с АСПСК нужно понимать суть расчетов, при необходимости уметь выполнить проверочный расчет угла вальмовой крыши с помощью школьных тригонометрических формул. На сегодняшний день практически все более-менее сложные расчеты выполняются с применением всего трех основных методик. Даже опытные и уверенные в своих силах инженеры-проектировщики и архитекторы предпочитают выполнять расчет четырехскатной вальмовой крыши с обязательной перепроверкой, что называется, «на бумажке».

Что такое вальмовая крыша, и почему нужно ее рассчитать

Вальмовая схема на сегодняшний день применяется в 90 случаях из 100 при строительстве новых и ремонте старых домов. Четырехскатная крыша, вальмовой или полувальмовой схемы, обладает целым радом преимуществ:

• Конструкция получается достаточно компактной, с хорошей устойчивостью к горизонтально ветровой нагрузке, давлению дождевой воды и снеговых пластов;
• Вальмовая кровельная схема позволяет снизить до минимума потери тепла через кровельное покрытие и ликвидировать затекание воды через фронтоны, чем нередко страдают двухскатные кровельные схемы;
• Вес стропильного каркаса и кровельного материала вальмовой крыши меньше, чем у традиционных двухскатных конструкций, но стоимость работ по сборке и обустройству значительно выше.

Если рассчитать крышу по всем правилам, стоимость обустройства кровли лишь ненамного превысит традиционные односкатные и двухскатные конструкции. В результате, потратив некоторые ресурсы на то, чтобы рассчитать оптимальные параметры вальмовой крыши, можно максимально оптимизировать затраты, и одновременно получить наиболее прочную, теплую и долговечную кровельную конструкцию.

Особенности применения различных методик расчета вальмовой крыши

Кроме прочности и устойчивости конструкции, немаловажной информацией является расход материалов, прежде всего дорогостоящих, длинномерного бруса и бревен, утеплителя и кровельного покрытия. Прежде чем рассчитать выбранный вариант на жесткость и прогиб стропильных балок, выполняют предварительный выбор и расчет угла вальмовой крыши. От данного параметра зависит:

• Подбор высоты конька и характер кровельного материала, планируемого к использованию в конструкции вальмовой кровли;
• Опираясь на значение угла и кровельный материал, можно выполнить расчет площади вальмовой крыши и размер силовых элементов.

Зная параметры кровли, элементов стропильного каркаса, несложно будет рассчитать общий вес вальмовой конструкции и стоимость материалов. Можно рассчитать затраты на возведение крыши и величину давления на стены и фундамент здания.

Простейший расчет геометрии вальмовой крыши

Для предварительного расчета каркаса вальмовой кровли можно использовать упрощенную модель, приведенную на рисунке ниже.

В качестве исходных параметров принимаем размеры основания кровли или коробки здания. Перед тем как рассчитать площадь вальмовой крыши, необходимо решить вопрос угла наклона. Обычно заказчик предлагает несколько вариантов кровельного покрытия, для каждого из них существует свой оптимальный угол наклона. Вторым фактором, который необходимо знать, чтобы правильно рассчитать несущую способность крыши, является максимальная толщина и вес снегового покрова. Для более высоких широт угол вальмовой крыши выбирают не менее 30 о и даже 45 о, что позволяет не учитывать давление снежной массы на стропила.

Важно! Упрощенная модель шатровой крыши может использоваться для того, чтобы рассчитать любую вальмовую конструкцию. Например, для расчета площади классического варианта крыши с двумя короткими вальмами и двумя удлиненными вальмовыми скатами достаточно добавить к площади шатровой кровли величину поверхности прямоугольников скатов, образованных коньковой балкой и длинной рядовой стропильной ногой.

После выбора угла необходимо рассчитать конек вальмовой крыши, сделать это несложно, по формуле синуса или тангенса угла прямоугольного треугольника. Используя тригонометрические формулы, можно рассчитать длину рядовых и угловых стропил, но на практике чаще всего размеры отдельных элементов стропильного каркаса просто пересчитывают по коэффициентам из таблиц. Зная угол наклона и длину рядового стропила, можно рассчитать угловые и промежуточные значения.

После того как стали известны предварительные значения размеров конька, наслонных и рядовых стропил, необходимо составить точный чертеж вальмовой крыши, на котором графическим способом можно рассчитать и точнее измерить получившиеся детали дополнительных силовых элементов. Таким способом выполнялся расчет деревянных остовов кораблей, мостов, сложные конструкции зданий из камня и дерева на протяжении нескольких веков, пока не появились современные математические методы.

При использовании достаточно маленького масштаба, примерно 1:7 или 1:10, можно графическим методом рассчитать на готовом чертеже абсолютно все детали вальмовой крыши. Как ни странно, но точность такого расчета лишь немногим превышает стандартную величину, принятую для рядовых инженерных расчетов. Тем более, при составлении деталировки и расчете размеров заготовок под конкретные детали, например, под стропильные балки или подкосы, длину и сечение выбирают с требуемым припуском на обрезку или шлифовку поверхности бруса.

Только после прорисовки чернового чертежа конструкции можно приступать к выполнению самого ответственного этапа - проведению расчета на прочность и жесткость, или чаще всего - максимальную величину прогиба стропил, коньковой балки, свесов и других элементов конструкции. Проще всего рассчитать параметры крыши, используя готовую программу.

Методика расчета вальмовой крыши с помощью программ

В простейшем случае выполнить проверку и рассчитать предварительные сведения и характеристики вальмовой крыши можно с помощью онлайн калькулятора. Компании, предоставляющие онлайновые программные комплексы, используют готовые модули, в которых заложены основные требования строительных норм и правил «Нагрузки и воздействия», а также определяющие положения ТКП 45-5.05-146-2009. Правда, рассчитать такой калькулятор сможет лишь наиболее простой вариант вальмовой крыши.

Для расчета потребуется ввести лишь ограниченный набор основных сведений о конструкции кровли:

• Размеры основания или мауэрлата крыши;
• Угол наклона скатов;
• Длину торцевых и боковых свесов;
• Материалы для изготовления несущих элементов и кровельного покрытия;
• Шаг стропильных ног и обрешетки;
• Данные о ветровой и снеговой нагрузке для конкретного региона.

На выходе калькулятор программа выдает достаточно большой объем информации. Прежде всего, проверяется соответствие заложенного угла наклона стропил выбранному материалу для кровельного покрытия. Вторым пунктом программа попробует рассчитать площадь кровли с учетом свесов и общую нагрузку на стропильную систему по заданным углам наклона вальмы и боковых скатов, отдельно для чистого кровельного материала и отдельно под максимальным слоем снега.

На втором этапе выдаются параметры стропильной системы:

• Длина вальмовых, угловых и рядовых стропил;
• Количество стропильных ног на каждой части вальмовой крыши;
• Общий вес стропильного каркаса и рекомендуемое сечение для каждой из стропил.

В результате работы программы можно дополнительно узнать объем пиломатериалов и площадь кровельного покрытия. Полученные данные позволяют рассчитать затраты и стоимость материалов на изготовление крыши. В некоторых калькуляторах можно получать несколько вариантов расчетов, но чаще всего рассчитывать наиболее дешевый и прочный вариант приходится самостоятельно. В среднем, для получения наиболее оптимальной схемы наклона и размеров стропил, приходится отработать не менее 30-35 различных вариантов. К стоимости обычно добавляют 10-12% на издержки, связанные с подготовкой к стройке и доставкой к месту строительства.

Заключение

Существенным недостатком таких калькуляторов является упрощенная схема, по которой приходится рассчитывать параметры вальмовой крыши. Простая онлайн программа не дает ответа на основной вопрос — насколько устойчивым и жестким будет каркас, и какова будет величина максимального прогиба стропил и обрешетки в самых неблагоприятных условиях нагружения. Поэтому сложные варианты кровельных конструкций лучше всего рассчитывать с помощью специализированных программных комплексов АСПСК.

Для небольших хозяйственных строений часто используют простую односкатную кровлю. Для частного дома стоит подобрать что-то более эффективное и красивое, например, крышу с четырьмя скатами. Такой вариант используется довольно часто, особенно, если «коробка» дома имеет квадратную форму. Но такая конструкция может быть довольно сложной. А как правильно сделать расчет четырехскатной крыши? Давайте разберемся.

Расчет четырехскатной крыши — общие понятия

Прежде всего, стоит разобраться с самой конструкцией четырехскатной крыши и ее разновидностями. Общие представления можно получить уже исходя из названия. В такой кровле используют сразу четыре ската. При этом различаются следующие разновидности:

1. Шатровая. Именно такой вариант можно назвать классической четырехскатной крыши. Такая конструкция имеет треугольные скаты, сходящиеся в одной точки в верхней части крыши. Шатровая кровля применяется, в основном, при строительстве квадратных зданий.
2. Вальмовая. В этом случае две стороны имеют треугольную форму, а две другие выполнены в виде трапеции. Такая конструкция крыши встречается чаще, чем шатровая. Именно этот вариант чаще всего используют, если хотят сделать мансарду.

Каждая разновидность четырехскатной крыши имеет свои подвиды. Встречаются сложные и более простые конструкции. Но в любом случае очень важно сделать правильный расчет четырехскатной крыши, от этого будет зависеть ее долговечность и надежность.

Кровля с четырьмя скатами имеет свои преимущества. Например, под такой крышей остается много пространства, которое будет надежно защищено от атмосферных явлений и холода. В результате у вас появится свободное помещение, которое можно использовать для хранения вещей или для проживания. Кроме того, сама стропильная система довольно прочная, такая кровля способна выдержать большие нагрузки.

Если говорить о недостатках, то в первую очередь стоит упомянуть о сложности конструкции. Если сравнивать ее с односкатной или двускатной крышей, то при возведении вам необходимо иметь определенные навыки и умения. Поэтому, чаще всего, при возведении четырехскатной крыши прибегают к помощи профессионалов.

Строя дом, «коробка» которого выполнена в виде квадрата, очень часто выбирают кровлю, состоящую из четырех скатов. Но и при другой форме строения такой вариант крыши вполне приемлем. Четырехскатная кровля прочная и надежная, кроме этого, она может украсить ваш дом. Но, как и при любом строительстве, очень важно сделать правильный расчет, именно об этом и пойдет речь в следующей части.

Проводим вычисления

Перед началом любого строительства необходимо сделать проект будущего сооружения, рассчитать все параметры и количество используемых материалов. Если речь идет о крыше, то тут важны следующие характеристики:

• используемые кровельные материалы;
• уклон ската;
• параметры и проект стропильной системы.

От используемого для кровли материала будет зависеть максимальный и минимальный уклон ската. Именно с этого начинается расчет четырехскатной крыши. Например, для шифера это значение лежит в пределах от 15 до 60 градусов. Если вы будете использовать популярную сегодня металлочерепицу, то угол уклона ската может быть от 30 до 60 градусов. Для мягкой кровли этот параметр не должен превышать 15-20 градусов.

Кроме этого, при выборе уклона ската может зависеть от количества зимних осадков и архитектурных особенностей. Если снега выпадает много, то уклон делается больше. В этом случае Вам не придется проводить уборку снега с кровли.

Но стоит помнить, что чем больше угол уклона, тем выше будет кровля. Поэтому необходимо сделать правильные расчеты, чтобы и снег не скапливался, и не испортить внешний вид самого дома.

Наиболее популярной и самой распространенной конструкцией крыши дома, вне всякого сомнения, является двухскатная. Но в последнее время также значительное распространение получила вальмовая крыша. Она отличается тем, что является четырехскатной, два ската которой (называемые вальмы - отсюда и наименование), заменяют фронтоны традиционной двухскатной крыши. Она обладает рядом несомненных достоинств и имеет несколько разновидностей. Кроме того, вальмовая кровля имеет относительно сложную конструкцию и технологию изготовления, что делает предварительные расчеты основных параметров крыши и потребности в материалах важной стадией подготовки к непосредственному строительству.

Виды вальмовых крыш

Перед тем как выполнять расчет, необходимо четко представлять, что в итоге должно получиться. Различают следующие разновидности рассматриваемой конструкций крыш.

Классическая вальмовая крыша

Классическая вальмовая кровля дома имеет 4 ската, два из которых трапециевидной, а два других - треугольной формы. Как уже было сказано выше, треугольные скаты, по-другому называемые вальмы послужили причиной происхождения наименования рассматриваемого вида крыш. Основными достоинствами данной конструкции является ее высокая надежность, функциональность, а также оригинальный и привлекательный внешний вид. К недостаткам можно отнести относительную конструктивную и технологическую сложность, а также дороговизну при строительстве.

Полувальмовая крыша

Отличается от классической разновидности тем, что вальмы, то есть треугольные скаты, имеют усеченную форму. Для полувальмовой крыши характерны отличные эксплуатационные показатели и привлекательный и очень интересный внешний вид. Однако, данный вид кровель является одним из самых конструктивно и технологически сложных, и дорогих.

Шатровая крыша

Достаточно популярная разновидность традиционной вальмовой крыши, отличающаяся от нее тем, что все четыре или более скатов треугольные, сходящиеся в одной точке. Венчает конструкцию не горизонтальный конек, а коньковый узел, находящиеся в верхней точке пирамиды, которую образуют скаты. Как правило, применяется в случае квадратного здания, или сооружения в форме равностороннего многоугольника.

Ломаная крыша

Еще одна крайне привлекательная внешне разновидность крыши дома. Для нее характерно то, что все скаты имеют различные размеры и форму. Недостаток аналогичен полувальмовой конструкции - сложность конструкции и технологии изготовления, а также дороговизна даже на фоне остальных недешевых разновидностей рассматриваемого типа кровель.

Конструкция вальмовой кровли

Еще один немаловажный вопрос, который необходимо прояснить перед тем начать расчет площади и потребности в материалах, это особенности конструкции кровли, то есть состав элементов, которые и нужно будет рассчитать. Основные элементы конструкции:

• конек (коньковый брус). Располагается сверху конструкции по центру кровли. Является одним из главных несущих элементов, на который опираются и к которому примыкают большая часть стропильной системы;
• угловые (накосные) стропила. Располагаются таким образом, что один конец крепится к краю здания (или выходит за него), а второй - к коньку. Воспринимают большую часть нагрузки крыши, являясь, вместе с коньком, основным видом несущих кровельных конструкций;
• центральные стропила. Образуют стропильную систему, тянущуюся по всей длине и высоте скатов от конька;
• вальмовые (короткие) стропила. Образуют стропильную систему вальмов. В конек упирается обычно только одна стропильная нога, остальные крепятся к угловым стропилам.

Основные правила расчета вальмовой кровли

Как уже было отмечено выше, конструкция вальмовой кровли достаточно сложна. Поэтому необходимо обязательная разработка проекта и привлечение специалистов для выполнения необходимых расчетов. Многолетний опыт самых разных строителей неоднократно доказал, что желание сэкономить незначительные средства на проектирование и предварительных расчетах приводит, как правило, к значительно большим потерям на стадии строительства.

Но в самом крайнем случае, если экономия крайне необходима часть чертежей и элементов можно выполнить и рассчитать самостоятельно. В частности, своими руками вполне можно выполнить расчет места последующей установки конька и других элементов кровельной стропильной системы.

Определение местоположения конька и стропил

Для этого необходимо произвести следующие операции:

• разметить линию центральной оси с торцов дома на уровне верха карниза. Таким образом определяется место расположения конька;
• при помощи измерительной линейки, располагающейся одним концом на размеченной линии конькового бруса, а другим - на линию боковой стены, определяется место установки обычных стропил;
• затем определяется также при помощи измерительной линейки длина свеса, только линейка одним концом выходит за границу внешней стены;
• аналогичная процедура выполняется по все длине рассматриваемой стены, а затем — для трех оставшихся стен.

Таким образом, будут получены места последующего монтажа конька и всех стропил.

Существенно упростить расчеты длины элементов стропильной системы может таблица коэффициентов, в которой указаны соотношения следующих показателей: уклон кровли/длина промежуточного стропила/длина углового стропила.

Расчет площади вальмовой кровли

После того как определены месторасположение и размеры стропильной системы, не представляет особой сложности рассчитать площадь покрытия вальмовой кровли. Для этого она делится на составляющие ее элементы - скаты, для каждого из которых рассчитывается его площадь с учетом свесов. Формулы, используемые при этом, известны со школьной скамьи и достаточно просты.

Затем полученные данные суммируются. Результат сложения и будет общей площадью вальмовой кровли с одним существенным уточнением. Из полученной цифры необходимо вычесть площади труб дымохода и окон, располагающихся на кровле.

Расчет угла наклона вальмовой крыши

При расчете угла наклона вальмовой кровли учитывает достаточно большое количество показателей, в частности, количество осадков, уровень ветровой и снеговой нагрузки, предназначение чердачного помещения, материал кровельного покрытия и т. д. Поэтому подобные расчеты лучше выполнять при помощи специализированных программ с привлечением профессиональных проектировщиков.

Следует отметить, что величина угла колеблется от 5 до 60 градусов.

Все вышесказанное относится к самому простому типу вальмовой кровли. Задача рассчитать элементы и потребности в материалах серьезно усложняется при появлении дополнительных архитектурных элементов, например, если появилось желание украсить дом эркером. Пример расчета кровли с эркером приведен на видео:

По аналогии расчета кровли с эркером выполняются расчеты и других архитектурных элементов. Необходимо помнить при этом, что пример с эркером - один из самых простых.

Необходимо добавить следующее. Для упрощения расчетов зачастую прибегают к использованию онлайн-калькуляторов, помогающих выполнить часть расчетов. Например, как в этом случае:

Заключение

Вальмовая кровля обладает достаточно сложной конструкцией. Поэтому оптимальным вариантом расчет является приглашение профессиональных проектировщиков с целью подготовки полноценного проекта, содержащего все необходимые размеры, спецификацию потребности в материалах и т.д. В случае желания сэкономить, часть расчетов можно выполнить самостоятельно.

У четырехскатных крыш масса увесистых преимуществ. В их числе фигурируют эстетические качества и существенное снижение ветровой нагрузки. За счет отказа от фронтонных стенок сокращается итоговая стоимость сооружения. Однако в технологическом отношении вальмовые конструкции относятся к одному из наиболее сложных вариантов, нуждающихся в тщательном подборе пропорций и обязательном проектировании.

В обязательном порядке необходимо сделать расчет четырехскатной крыши, требующийся для безупречного результата строительства. Как это правильно сделать мы и будем разбирать в данной статье.

Типичные представители класса четырехскатных крыш – вальмовые и шатровые разновидности с соответствующим количеством скатных плоскостей. Основным признаком является отсутствие торцовых стенок, благодаря чему создается своеобразная «обтекаемая» форма.

Подобная конфигурация весьма популярна в регионах, характеризующихся высокой ветровой нагрузкой, активно востребована в областях с редкой растительностью и в горных районах.

Эффектные очертания вальмовых крыш послужили основанием для ощутимого расширения сферы использования. Означенные схемы применяют не только ради снижения действия порывистых ветров, но и из чисто архитектурно-дизайнерских соображений.

К тому же крыши с четырьмя скатами способствуют отводу дождевой воды, а при грамотном подборе крутизны еще и препятствуют накоплению снежных залежей.

Элементы крыши с четырьмя скатами

Из-за наклонного положения торцевых плоскостей, форма скатов этого вида конструкций далека от прямоугольника. По геометрическим показателям в вальмовых крышах их делят на две симметричные пары равнобедренных треугольников и трапеций. Треугольники, называемые вальмами, как раз и легли в основу технического термина. У шатровых крыш с квадратом в основании есть только вальмы.

Разберем устройство основного вальмового варианта как наиболее яркого представителя класса четырехскатных крыш. Если рассматривать их центральную часть без наклонных торцевых участков, то сложно не заметить сходства со стандартной двускатной крышей.

Сооружают центральную часть по аналогии с двухскатными конструкциями, применяя . Приоритеты у наслонного типа, согласно которому стропилины опираются на расположенную в вершине крыши прогонную балку. Она определяет коньковый излом или иначе ребро. Сам прогон устанавливается на прогонную раму, состоящую из стоек и уложенного горизонтально лежня. Жесткость рамы обеспечивает несколько ветровых связей.

Прогонную раму вальмовой крыши необходимо опереть на надежное основание. Оптимальную базу представляет несущая стена, расположенная в центре обустраиваемой коробки. Вместо одного центрального прогона в многопролетных вальмовых стропильных системах может быть два параллельных аналога, опирающиеся на две несущие стены.

В случае отсутствия несущих стен, пригодных для установки на них прогонной рамы, основанием для устройства вальмовой обязано стать мощное перекрытие. Оно должно выдерживать давление стропильной системы вместе с компонентами кровельного пирога и со всеми разновидностями атмосферных нагрузок.

При использовании в качестве перекрытия бетонных плит можно сооружать крышу любой степени сложности. Бетонное основание без проблем выдержит установку многочисленных конструктивных деталей, вес материала, мощные снеговые залежи в разжелобках. Особо рассчитывать детали четырехскатной крыши дома с подобным верхним перекрытием нет необходимости, если оно было проверено на сосредоточенное воздействие.

При устройстве балочного деревянного перекрытия прогонную раму устанавливают на толстый брус 100×200 мм или 150×200 мм, из которого его и сооружают. Из аналогичного материала выполняют сам прогон и лежень, если он используется в строительстве крыши. Подставки под стойки прогонной рамы укладывают в крест балкам перекрытия. Их, ветровые связи и подкосы стоек выполняют из бруса 100×150 мм.

Все сложность устройства четырехскатной конструкции заключается в устройстве опоры для вальм и сопряженных с ними зон основных скатов. Для этого углы коробки соединяют с коньковым прогоном диагональными стропилинами, именуемыми иначе накосными стропильными ногами.

Плоскость скатов в зоне расположения вальм формируют нарожники – укороченные стропильные ноги, устанавливаемые с шагом, равным шагу установки рядовых наслонных стропилин. Диагонали в некотором роде выполняют функцию конькового прогона, т.к. опирание коротких стропильных ног производится именно на них. Потому их чаще всего выполняют из сдвоенной доски, используемой для устройства стропильной системы.

Сшивание двух досок для устройства диагональных стропил позволяет решить несколько значимых задач одновременно:

• Увеличивает несущую способность, благодаря чему насосная нога без повреждений и смещений относительно элементов системы держит вес кровельного пирога, осадков и обслуживающего работника при необходимости проведения ремонта.
• Позволяет сформировать условно неразрезанную балку длиной, необходимой для перекрытия пролета от края конькового прогона до угла. Стандартной длины доски, применяемой в строительстве стропильной системы обычно для этого недостаточно. Сплачивание со смешением края доски позволяет увеличить длину и толщину.
• Предоставляет возможность применять в строительстве системы доски одной высоты, что исключает необходимость в подгонке и дополнительных расчетах.

Проще говоря, с материалом одного размера существенно проще работать, где надо банально спаривая его, и применяя без сдваивания там, где не надо.

Когда накосной стропилине приходится перекрывать большой пролет, для обеспечения ее жесткости устанавливают дополнительные опоры. Их выполняют в виде стоек из бруса или спаренной доски, подкоса или шпренгельной фермы.

Дополнительные опоры используются в следующем порядке:

• Если длина диагональной стропилины не превышает 7,5 м, жесткость конструкции обеспечивается одним подкосом. Низ его упирают в лежень, верх в стропильную ногу. Элемент располагают ближе к коньковому прогону, устанавливают под углом 45–53° по отношению к горизонту.
• Если длина накосной стропильной ноги до 9 м, кроме подкоса используется еще одна опора. Это стойка или шпренгельная ферма, установленная на расстоянии в четверть пролета от угла коробки.
• Если длина диагонального элемента больше 9 м, кроме перечисленных опор вводится еще одна стойка по центру пролета. На ж/б перекрытие ее устанавливают через гидроизоляцию прямо на основание. На деревянном перекрытии под нее устраивают горизонтальную балку-подставку.

Сращивание двух досок накосной стропилины выполняется так, чтобы места состыковки не приходились на опору. Отступить следует на расстояние равное 0,15×L, где L – это полная длина перекрываемого диагональю пролета.

Учитывая такое количество конструктивных нюансов, перед строительством вальмовой крыши необходимо все досконально спроектировать и рассчитать. В процессе создания проекта он, естественно, будет корректироваться и изменяться, чтобы в конечном итоге элементы системы смогли взаимосвязано работать.

Чердак как конструктивная составляющая

Все элементы четырехскатной кровельной конструкции могут быть объединены в цельную систему, т.е. не иметь чердака. Указанные виды крыш называют совмещенными. Их сооружают над мансардами или над хозяйственными постройками, в которых нет смысла отделять кровельную конструкцию от помещения верхним перекрытием. Если же они разделяются чердаком, крыши называются чердачными. Это наиболее распространенный в жилищном строительстве вариант.

Чердачное пространство четырехскатных конструкций редко обустраивают с целью эксплуатации. Дело в том, что скошенное положение всех скатных плоскостей существенно ограничивает полезную площадь. Помещение с просветом, достаточным для распрямления в полный рост, получается слишком маленьким, что особенно заметно, если загородное имение не отличается внушительными габаритами.

Если нет предпосылок для обустройства чердака, утепление проводят по верхнему перекрытию. Если все же планируется использование пространства, то теплоизоляцию закладывают между стропилинами. Ввиду перечисленных причин необходимо на стадии разработки собственного проекта определиться с назначением чердака, т.к. это решение повлияет на последующие расчеты.

Шаг установки стропильных ног

Шаг между стропилинами – обычно величина относительная, ее можно слегка увеличить или уменьшить в пределах, указанных производителем кровельного покрытия. Например, под стопила можно устанавливать через равные расстояния, значения которых находятся в интервале 0,6 – 0,9 м.

Разброс заметный, но практически не влияющий на несущую способность стропильной системы. Потому что при увеличении шага некоторое ослабление конструкции нивелирует обрешетка, для устройства которой берут брусок большего размера. Таким же образом поступают, если укладывать предстоит профнастил. А вот под битумную черепицу шагу позволено достигать значений в 1,0 – 1,2 м, потому что кровля укладывается на сплошную обрешетку из листовой фанеры.

Традиционный алгоритм выбора шага для конструкций без утеплителя заключается в разбивке стены на равные отрезки. При сооружении утепленной крыши ориентируются на ширину плит теплоизоляции, чтобы они смогли полностью заполнить пространство между стропилинами без прирезанных кусков.

Подбор угла наклона скатов

Определение верного наклона скатных плоскостей избавит от проблем в эксплуатации и многократно увеличит сроки службы кровельной системы. Указанный угол задает высоту конька и геометрические пропорции конструкции. Потому перед тем, как начать рассчитывать размеры стропилин для четырехскатной крыши, следует досконально разобраться с этим параметром.

Вальмовая конструкция может быть практически плоской, пологой и довольно крутой. В выборе угла наклона скатов есть огромное количество факторов, требующих безоговорочного учета, это:

• Вес кровельного покрытия. Чем больше удельная масса материала, распределенного на один метр крыши в проекции на основание, тем круче должна быть конструкция. Таким способом снижается общая нагрузка на стропильную систему.
• Размер элементов покрытия. Чем меньше детали штучной кровли, к примеру, керамической черепицы, тем больше вероятность просачивания воды через ее многочисленные соединения. Чем меньше стыков между крупногабаритными листами, тем более низким разрешено быть углу ската.
• Регион строительства. В областях с обильным выпадением снега зимой скаты крыш принято располагать под углом от 45º, что полностью исключает задержку осадков на поверхности кровли. В местностях с внушительной ветровой нагрузкой оптимальная крутизна крыш 4 – 7º.
• Высота дымоходной трубы. Учитывается для твердотопливных печей и каминов. Общая высота дымового канала должна быть не менее пяти метров с учетом отрезка за пределами кровли. Для небольшого одноэтажного домика с пологой крышей подобный вариант не подойдет, придется выбрать другой дымоход и тип отопительного агрегата.
• Противопожарные требования. Необходимо соблюдать для чердачных конструкций. Размер чердака обязан обеспечивать сквозной проход по верхнему перекрытию высотой не менее 1,6 м. Минимальная ширина прохода 1,2 м.

Для небольших чердачных отсеков длиной до 2 м размеры прохода в обоих направлениях допускается уменьшить на 0,4 и 0,3 м соответственно.

Все вышеописанные обстоятельства необходимо учитывать при проектировании крыши. Без грамотного проекта нельзя приступать к расчетам. Не стоит пугаться многократных переделок и подгонок под реальный материал и специфику коробки дома. Корректировки неизбежны, но провести их лучше на бумаге или мониторе, чем исправлять на объекте.

Кроме того, на стадии проектирования нужно выбрать способ формирования карнизных свесов. Их можно обеспечить установкой стропильных ног с выпуском за мауэрлат и стену. Второй вариант – полное опирание спиленной в горизонт нижней пятки стропильной ноги на мауэрлат без выпуска за стену.

Алгоритм расчета нагрузки

Расчет несущей способности элементов конструкции производится по суммарной нагрузке в зимний период, т.к. именно в это время крыша нагружена больше всего. На стропильную систему давят снежные залежи, ветра, вес кровельного пирога и внутренней обшивки. При намокании масса утеплителя, к примеру, увеличивается, потому в расчетах принято применять коэффициент запаса.

Для расчета сечения стропильных ног общее давление снега, кровельного пирога и ветра складываются банальным способом, а результат перемножается на коэффициент запаса прочности 1,1. Полученное значение выражается в кг/м 2 , т.к. распределяется на условный квадратный метр площади.

Отметим, что для точных расчетов полученный результат необходимо перевести в линейную величину, которая должна выражаться в кг/м. Ведь стропила устанавливаются не сплошняком, а с заданным шагом, а суммарная нагрузка действует на крышу в целом. А нам нужно определить давление, действующее вдоль оси продольного элемента системы.

Для перевода в требующиеся нам единицы суммарную нагрузку следует помножить на шаг установки стропилин. Если итог не устроит, расстояние между стропилинами можно несколько расширить или сократить. Корректировкой площади сбора нагрузки производится уменьшение или увеличение ее значения.

Как найти нагрузку от снега и ветра

По правилам вычисление несущей способности элементов стропильной системы проводят по двум предельным состояниям:

• На разрушение. Имеется в виду такое состояние стропильной системы, когда полностью исчерпан лимит прочности, выносливости, устойчивости. По-другому ее именуют расчетной нагрузкой, обозначающей максимально возможный предел, превышение которого приводит к полному разрушению конструкции.
• На прогиб. Это состояние характеризуется развитием деформаций, в результате которых нарушаются соединения и раскрываются узлы. Называется нормативной нагрузкой, итогом превышения которой бывают внушительные прогибы. Конструкция в результате не разрушена, но без ремонта ее эксплуатация не представляется возможной.

В строительных организациях расчеты несущей способности проводятся для обоих состояний, чтобы исключить вероятность прогиба или разрушения проектируемой крыши. Чтобы облегчить себе задачу можно пойти простейшим путем и узнать у них требующиеся значения.

Частнику, намеревающемуся один раз спроектировать, рассчитать и построить крышу, не обязательно вникать во все премудрости и формулы. Достаточно уяснить, что для определения предельного состояния на разрушение понадобится нагрузка от массы снега.

Обозначим ее Q расч.сн. – это расчетное значение. Это и есть расчетное значение, для поиска которого при отсутствии других источников следует обратиться к карте районирования территории РФ, составленной по среднестатистической снеговой нагрузке.

Простейший путь получения нормативной нагрузки, которую мы обозначим Q норм.сн. состоит в умножении расчетного значения на коэффициент 0,7.

Т.е. действуем по следующей схеме:

• Нашли свой населенный пункт на карте и выяснили, к какой зоне он относится.
• Определили по таблице среднестатистическую величину расчетного значения нагрузки от осадков согласно типу региона.
• Помножили расчетное значение на 0,7 для вычисления предельного состояния на прогиб.

Скатную крышу можно смело сравнить с холмом или скалой, возвышающейся над остальными точками рельефа. Понятно, что в зависимости от крутизны и направления ветра на подобной возвышенности снежные залежи буду распределяться неравномерно.

Потому для сложных в архитектурном отношении конструкций, имеющих несколько вальмовых ребер и ендов, применяется поправочный коэффициент µ.

В указанных ситуациях на оба предельных значения зачастую влияет угол наклона скатов и направление преобладающих ветров. Если в районе строительства наблюдается повышенная ветровая активность и изобилие осадков, то в расчеты коэффициент следует включить.

Ветровая нагрузка определяется схожим способом. Для ее вычисления необходимо воспользоваться соответствующей картой районирования с делением РФ на области с равными показателями давления ветра. Но на карте мы найдем не расчетную ветровую нагрузку W р, а значение, которое следует умножить на k (z) – коэффициент зависимости силы ветра от высоты z и c – табличный аэродинамический коэффициент.

Нормативное значение ветра находим по уже знакомой схеме умножением на 0,7.

Определение веса кровли

Общий вес кровли складывается из веса кровельного покрытия, приблизительное значение которого можно взять из приведенной выше таблицы, веса обрешетки и утеплителя, если он применяется в обустройстве крыши.

Массу обрешетки надо будет рассчитать, исходя из ее вида, способа установки и веса материала. К примеру, вес кубометра бруска составляет 500 кг/м 3 . Если разреженную обрешетку под металлочерепицу устраивают путем установки решетин 30×50 мм через каждые 0,3 м, то на квадратный метр крыши придется.

Разберем пример. На один квадрат крыши придется 3 элемента разреженной обрешетки, каждый из которых вычисляется так: 1м длинны × 0,03 м высоты × 0,05 м ширины × 500 кг/м з. В итоге получится вес решетины 0,75 кг, вес обрешетки 2,25 кг.

А при сооружении нужно будет просто удельный вес материала, у ОСП или фанерной плиты это 650 кг/м 3 , помножить на ее толщину. Удельный вес теплоизоляции обычно указывается производителем, его приходящуюся на метр площади массу найти проще всего.

Полученные значения веса кровли, теплоизоляции и обрешетки суммируются, переводятся в линейное значение, результат которого следует сверить с требованиями СНиП 2.01.07-85. Для ориентира значение расчетной нагрузки обычно не превышает 450 кг/м 2 , нормативной 315 кг/м 2 .

Принцип проектирования и расчетов перед сооружением крыши с четырьмя скатами:

Нюансы конструирования четырехскатных крыш:

Знакомство с программными средствами, облегчающими расчеты:

Вместо заключения. Многолетний опыт устройства вальмовых крыш в наших средних широтах показал, что для изготовления стропил под металлическую кровлю или битумную черепицу отлично подходит доска 50×100 или 50×150 мм. Для утепленной конструкции рекомендовано предпочесть второй вариант, чтобы не было необходимости наращивать дополнительную контробрешетку и тем самым незапланированно утяжелять крышу.

Для опор, прогона и лежня прогонной рамы потребуется материал 100×150 мм, для устройства подкосов, ветровых связей, ветровой доски по периметру достаточно доски 25×100 или 25×150 мм. Диагональные ноги сшиваются из двух досок.

Вальмовая крыша – это разновидность чердачной крыши. Она часто устанавливается в домах, где планируется обустроить дополнительное жилое или нежилое пространство. Конструкция вальмовой крыши четырехскатная. Две боковые части – скаты, имеют трапециевидную форму, две торцевые – вальмы – треугольные.

Преимущества вальмовой крыши:

• Способность стойко противостоять даже сильным порывам ветра;
• Жесткая конструкция минимизирует деформацию крыши;
• Эстетичный вид, способность визуально делать здание более компактным;
• Возможность обустроить большие боковые карнизные свесы, обеспечив этим дополнительную защиту стенам здания от воздействия атмосферных осадков.

К недостаткам вальмовых крыш относят сложность конструкции и монтажа, дороговизну.

– это основа кровли. Стропила выполняются чаще всего из хвойного дерева, обработанного специальным составом для предотвращения гниения и поселения в нем насекомых.

Для опирания стропил на вальмовой крыше устанавливается мауэрлат – брус, предназначенный еще и для распределения нагрузки на стены строения. Центральный элемент – конек вальмовой крыши, к которому крепится большая часть стропил.

Их существует три вида:

• Центральные (рядовые) – крепятся к коньковому брусу на одинаковом расстоянии друг от друга;
• Диагональные – стыкуются с угловыми стропилами;
• Угловые – крепятся к коньковому брусу и соединяются с диагональными стропилами на разной высоте для того, чтобы конструкция приобрела дополнительную прочность.

После установки стропильной системы монтируется обрешетка, на нее укладываются изоляционные материалы и покрытие. Одновременно обустраиваются дымоходы, системы водоотведения, вентиляции.

Стропильная вальмовая крыша – конструкция сложная, требующая тщательных расчетов перед процессом монтажа. Один из важных параметров — угол наклона вальмовой крыши . Он зависит от предполагаемой нагрузки на кровлю, силы воздействия внешних факторов, например, ветра, снега. Также на угол наклона крыши влияют кровельные материалы. Максимальный рекомендуемый для шифера — 22°, минимальный – для многослойного рулонного материала — 5°. Материал, которым можно крыть вальмовую крышу при любом угле наклона – это мембранная кровля.

Точный предварительный расчёт вальмовой крыши позволит избежать лишних затрат и неприятных моментов при монтаже. Существует несколько методик расчетов, а также немало онлайн-калькуляторов для определения площади вальмовой крыши, высоты вальмовой крыши и прочих параметров конструкции. Но лучшие результаты демонстрирует использование специального программного обеспечения. За несколько минут, введя основные данные, пользователь получит точные, достоверные расчёты, опираясь на которые смело можно приступать к строительству. Программы хороши тем, что предусматривают все параметры для максимально объективного расчета.