Крыши вальмовой конструкции обретают все большую популярность среди владельцев частных домов. Это – неудивительно, так как подобная схема отличатся целым рядом неоспоримых достоинств эксплуатационного свойства, а кроме того – смотрится очень оригинально, придавая дому особую эстетичность.
Некоторых домовладельцев, ведущих самостоятельное строительство, возможно, отпугивает то, что стропильная система вальмовой крыши выглядит слишком сложной. Да, она, безусловно, не столь проста, как или обычная двускатная щипцовая крыша. Тем не менее, и эта стропильная система вполне подчиняется законам геометрии, и произвести ее предварительный расчет – вполне возможно. Монтаж, конечно же, потребует определённого опыта в плотницкой работе, но с хорошими помощниками, а еще лучше – с квалифицированным консультантом, можно взяться и за это масштабное мероприятие.
В чем достоинства 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.
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.
-
Во время строительства дома возникают вопросы, как, например, расчет материала на крышу, которые напрямую связаны с его архитектурной формой – количеством скатов, наличием мансарды и т. д. При составлении проекта конструкции все его параметры должны быть тщательно выверены, чтобы обеспечить ей надежность и безопасность.
Четырехскатная крыша характеризуется двумя треугольными скатами (вальмами) с торцевых сторон. Ее классифицируют в основном как вальмовую, либо как шатровую. Вальмовая состоит из двух треугольников и двух трапеций (боковые скаты – равнобедренные треугольники, а фронтальные – правильные трапеции). Если ее скаты не достигают карниза в нижней точке, то ее называют полувальмовой. Коробка здания в этом случае имеет форму прямоугольника. Если же она представлена в виде квадрата, выполняют шатровую крышу, четыре треугольных ската которой сходятся в единой вершине.
Как рассчитать четырехскатную крышу: размеры основания, уклона
Зная линейные размеры основания и угол наклона ее скатов, можно выполнить расчет четырехскатной крыши. Как правило, его проводят по следующему принципу: скаты делят на несколько элементов, каждый из которых рассчитывается отдельно, после чего полученные результаты суммируют. Таким образом можно подсчитать общую площадь четырехскатной крыши.
Несущая конструкция четырехскатной крыши имеет сложный каркас. Входящие в нее центральные стропила создают лишнюю нагрузку. Помимо этого, стропила должны выдерживать нагрузку покрытия кровли, а также снеговую и ветровую. Поэтому требуется дополнительно рассчитать параметры четырехскатной конструкции, например, вес кровельных и отделочных материалов, климатические особенности региона.Очевидно, что любая неточность в подсчетах может иметь серьезные последствия, поэтому их проводят с большой аккуратностью и с учетом всех возможных вариантов.
При этом должны быть учтены также следующие показатели:
Грамотный расчет четырехскатной крыши требует учета данных метеорологических служб местности проживания. Для точного определения необходимой высоты кровли и углов наклона всех четырех скатов, необходимы следующие данные: показатели
- силы и скорости ветра в районе строящегося дома;
- интенсивности осадков;
- используемого кровельного материала.
Проектирование и расчеты: делаем проект с помощью чертежа
Прежде чем начать работы по обустройству крыши, ее необходимо спроектировать, рассчитать и выполнить чертеж будущей четырехскатной конструкции.
Уклон наклона скатов в зависимости от предназначения чердака, атмосферных нагрузок и типа материала для кровли колеблется в пределах 5º–60º.
В регионах с частыми сильными ветрами или с малым количеством осадков наклон скатов – небольшой, а в местностях со значительными снеговыми нагрузками и частыми дождями – существенно больше, 48–60º.
В свою очередь, на основе угла наклона выбирают материал для кровли:
- 5º–18º – рулонное покрытие,
- 14º–60º – кровельный металл, асбестоцементные листы;
- 30º–60º – черепичная.
Высота конька четырехскатной крыши при данном уклоне скатов рассчитывается по тригонометрическим формулам для прямоугольных треугольников.
Проект дома с четырехскатной крышей начинают с расчета стропил. Их сечение зависит от угла наклона скатов и суммарного значения ожидаемых общих нагрузок: веса конструкции стропил, кровельного пирога, снеговых и ветровых нагрузок. Минимальный запас прочности стропил должен составлять 1.4.С помощью вычислений определяют также:
- шаг стропил и их несущая способность,
- какие использовать стропила – наслонные или висячие,
- необходимость дополнительных элементов: раскосов, способствующих уменьшению нагрузки на стропила, или затяжек, предохраняющих конструкцию от расшатывания,
- необходимость в наращивании длины стропил или сдваивании балки для их усиления и т. д.
При проектировании стропильную систему рассчитывают:
- на прочность – стропила не должны сломаться;
- на степень деформации при определенных параметрах, например, прогиб стропил для мансардных кровель не должен превышать 0, 4% их длины.
Особенности расчета нагрузки на стропильную систему
Стропильная система находится под воздействием постоянных и временных нагрузок.
К первым причисляют массу кровли, обрешетки и контробрешетки , прогонов и самих стропил, а ко вторым – ветровые, снеговые и полезные – это нагрузка от потолков, водогрейных баков, вентиляционных камер и прочего, подвешенных к фермам.Параметр расчета снеговых нагрузок для средних широт страны по стандарту составляет 180 кг/м² на горизонтальную проекцию кровли. Накопившись, снеговой мешок может увеличить это значение до 400–450 кг/м². Для этих же регионов расчетный параметр для ветровых нагрузок – 35 кг/м².
При наклоне скатов более 60° не учитывается снеговая нагрузка, а при наклоне менее 30° – не учитывается ветровая. Параметры этих нагрузок могут быть скорректированы за счет имеющихся поправочных коэффициентов, в которых учтены местные климатические условия. Общую массу кровли вычисляют, исходя из площади сооружения и используемых материалов.
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.
