Способы проведения расчётов вальмовой крыши

Конструкция вальмовой кровли необычна. Сегодня её часто используют в частном домостроении. И причина не только в форме. Под кровлей легко можно расположить помещение, неплохо сэкономив на строительстве нового жилого пространства. Главное – правильно провести теплоизоляционные мероприятия. Но необходимо обозначить, что кровля этого типа – сооружение непростое. Поэтому важно точно провести расчёт вальмовой крыши, учитывая большое количество различных нюансов. Даже небольшие неточности могут понизить надёжность конструкции.

Устройство кровли

Относится вальмовая кровля к категории четырёхскатных крыш. Два противоположных ската у неё – это трапеции, два – треугольники. Стыкуются они между собой так называемыми угловыми стропилами, которые создают границы между скатами. Это несущие элементы вальмовой кровли, от сечения которых зависит несущая способность конструкции в целом.

Кроме угловых стропил в плане несущих конструкций, в вальмовой крыше есть и другие элементы:

• коньковый брус, который является опорой для основного количества стропил;
• стропильные ноги центральные, они опираются на мауэрлат крова одним концом, другим на конёк, располагаются в плоскости трапециевидного ската;
• стропила вальмовые, формируют вальмовые скаты, упираются верхними концами на угловые стропила.

Плюсы и минусы вальмовой крыши

Прежде чем начать любое строительство каждый захочет познакомиться с особенностями сооружаемой конструкции.

К основным преимуществам вальмовой крыши специалисты относят следующее:

• в конструкции отсутствуют вертикальные стороны. Такая особенность позволяет более надёжно противостоять давлению воздушных масс. Поэтому, если в вашей местности преобладают сильные ветра, то вальмовая крыша – это то, что вам нужно;
• сама конструкции стропильной системы делает кровлю довольно прочной и мало подверженной деформации. Но такое будет истинным, если расчёт вальмовой крыши сделан правильно;
• наличие четырёх скатов делает возможность создавать свесы по всему периметру дома, что позволяет более надёжно защитить стены от воздействий атмосферных осадков;
• обладает привлекательным внешним видом.

Последнее обстоятельство может существенно помочь, если Вы решили встроить мансардный этаж в уже эксплуатируемое здание. В этом случае вальмовая крыша зрительно уменьшит высоту дома, что улучшит его эстетический вид.

Но и такая конструкции не лишена своих недостатков. В первую очередь, как уже говорилось выше, это довольно сложное устройство. Возвести такой кров, может быть под силу только при наличии определенных навыков. К тому же большое количество материалов увеличивает стоимость строительства объекта.

Еще одним недостатком вальмовой крыши является то, что скаты по всему периметру дома будут отнимать много свободного пространства. Такое обстоятельство может помешать постройки большой комнаты на мансардном этаже.

Следует помнить! Вальмовая крыша – это довольно распространенный вариант. Ее часто используют при желании иметь мансардный этаж или в местах с большими ветровыми нагрузками. Такой вариант кровли является прочной конструкцией, способной выдержать существенные атмосферные воздействия. Но решив его выбрать, необходимо приготовится к некоторым трудностям. Во-первых, вальмовая крыша довольно сложна. Во-вторых, вы должны быть готовы к большим расходам. Но самое главное – это сделать правильный расчет вальмовой крыши.

Угол наклона скатов

Это один из самых важных показателей, который рассчитывается в первую очередь. Всё зависит от типа кровельного материала, запланированного по проекту к покрытию кровельной конструкции. Потому что не все материалы для кровель могут выдерживать требуемые нагрузки от атмосферных осадков без учёта угла наклона ската.

Вот несколько соотношений:

• угол наклона скатов при укладке на них профнастила не должен быть меньше 12°;
• при монтаже металлочерепицы – 14°;
• шифера – 22°;
• битумной черепицы — 11°;
• ондулина — 6°;
• рулонных кровельных материалов – 3–5°.

Обратите внимание! Количество используемого материала для покрытия крыши зависит именно он наклона скатов. Чем круче конструкция, тем больше расходов. При этом увеличивается не только количество кровельного материала, но и элементов обрешётки, длина стропильных ног, количество утеплителя и защитных полимерных плёнок.

Поэтому производя расчёт вальмовой крыши, необходимо определиться с количеством используемых стройматериалов. Для этого придётся рассчитать площадь кровли.

Площадь кровельных скатов

Здесь всё достаточно просто потому что форма скатов – это геометрические фигуры, площади которых известны.

Площадь трапеции: S=(a+b)h/2, где «a» — длина конькового бруса, «b» — длина карниза, «h» — высота ската, то есть расстояние от конька до карниза по прямой.

Площадь треугольника: S=hb/2, где «h» — высота, то есть расстояния от карниза до торца конька, «b» — это длина карниза вальмового ската.

Подставляя в формулы значения размеров крова, определяется фактическая площадь скатов. А так как скатных конструкций по две, то их значения умножаются на «2». Затем оба полученных результата суммируются. Это и будет общая площадь вальмовой кровли.

Либо просто заполните поля предложенного ниже онлайн-калькулятора система сделает все расчёты площади вальмовой крыши за вас.

Чтобы получить количество требуемого кровельного материала, рассчитывается площадь одного элемента покрытия крыши. После чего общую площадь делят на этот показатель. Это и есть требуемое количество. Но так как вальмовая крыша сооружается в виде трапеции и треугольников, то некоторую часть кровельного материала придётся подрезать под форму и размеры рёбер. А значит, на выходе получится достаточно большой объём отходов. Чтобы их скомпенсировать, придётся приобрести материала больше на 10–20%.

Расчёт элементов вальмовой крыши

Если угол наклона скатов известен, известны размеры постройки, то можно легко определить длину стропил. К примеру, расчёт стропил трапециевидного ската. Вводные данные:

• угол наклона 30°;
• ширина дома – 6 м.

В сечении центральные стропила являются гипотенузой прямоугольного треугольника, в котором нижний катет – это ширина строения, боковой – высота крыши от основания до конька. Первое значение задано. Чтобы рассчитать длину гипотенузы (стропильной ноги), надо длину нижнего катета разделить на sin30°. А числовое значение равно – 0,5. Если подставить все значения в формулу, то получится следующее:

L=b/sin30°=6 /0,5=12 м. Это и есть длина центральных стропил вальмовой крыши при угле наклона в 30°.

Размер длины угловых стропильных ног зависит от высоты крова и расстояние от угла дома до проекции конца конькового прогона на основание (перекрытие). Зависит последний параметр от длины самого конькового бруса. Чем он больше, тем меньше этот размер. И наоборот. Сам расчёт производится по той же формуле, что и центральные ноги.

Определившись с длиною угловых стропил, можно рассчитать длину вальмовых ног. Единственный момент – это тот факт, что стропила вальмового ската не имеют одинаковую длину. Они опираются по угловые ноги, которые сами располагаются под наклоном. И чем ближе к коньку, тем длиннее стропила вальмы. Поэтому каждый элемент придётся подсчитывать по отдельности.

Расчёт стропильной системы

Стропильная система – основа кровли. Поэтому к её расчёту надо подходить с особым вниманием. Основной показатель, кроме ранее рассчитанной длины стропильных ног, шаг установки, то есть расстояние между элементами. Обычно этот параметр варьируется в диапазоне 60–100 см. Поэтому расчёт стропильной системы вальмовой крыши начинается с приблизительного выбора шага установки.

Покажем это на примере. Выбирается шаг монтажа, равный 80 см. Если длина конькового прогона равна 12 м, то количество стропильных ног рассчитывается так:

12:0,8+1= 16 штук. Единица – это ещё одна стропильная нога, которая устанавливается с одного края, завершая систему. Теперь надо довести шаг установки до фактического параметра: 12:16=0,75 м или 75 см.

Расчёт угла наклона

Необходимо добавить, что угол наклона учитывается не только по типу кровельного материала. Тем более это соотношение определяет минимальное значение уклона. Многое зависит от двух нагрузок: снеговой и ветровой. Оба параметра выбираются из расчёта расположения строящегося объекта.

Эти данные не являются секретом, их можно найти в свободном доступе в интернете. Они представлены как табличными значениями, так и графическими (на карте страны обозначены зоны с определёнными нагрузками). Чем больше нагрузка снеговая, тем рекомендуется сделать вальмовую крышу круче. И, наоборот, чем сильнее ветровая нагрузка, тем кровля должна иметь меньший угол наклона.

Теперь надо обозначить тот факт, что нагрузки, угол наклона и количество стропильных ног влияют на сечение стропил. Здесь зависимость такая:

• чем больше устанавливается стропильных ног при средних нагрузках, можно использовать стропила небольшого сечения, к примеру, 50х100 мм;
• если нагрузки увеличиваются, то можно увеличить количество элементов стропильной системы, или увеличить сечение стропил, к примеру, 50х200 мм;
• если увеличить угол наклона, снизив снеговые нагрузки, можно уменьшить количество стропил в конструкции крыши или уменьшить их сечение.

В общем, подгоняя параметры друг под друга, можно немного сэкономить на приобретении пиломатериала. Хотя специалисты утверждают, что на кровельной конструкции экономить нельзя. Особенно, учитывая площадь кровли. Здесь необходимо учитывать ширину пролёта здания. Если она превышает 12 м, то есть расстояние от стен дома до конька более 6 м, тогда под стропильные ноги необходимо установить опорные стойки.

Расчёт с помощью онлайн-калькулятора

Используя для расчёта калькулятор вальмовой крыши, необходимо понимать, что полученный результат имеет приблизительное значение. Поэтому его лучше увеличить на 10%. Хотя надо отметить, что программы на разных порталах друг от друга отличаются. В некоторых конечный результат может оказаться довольно точным с минимальными погрешностями.

Итак, калькулятор расчёта, что в него входит, и что в результате он выдаёт.

В принципе, в программу надо заложить вводные данные, а именно: тип кровельного материала, параметры здания и самого крова. Что касается размеров дома, то здесь учитывается его длина и ширина. Эти значения есть в проекте. Что касается крыши, то чаще всего в программу калькулятора расчёта четырёхскатной крыши вносят параметры свесов (карнизов). А точнее, длину их выступа (расстояние от стены до края кровельного материала). При этом вносятся длины как фасадных свесов, так и боковых, ведь кровля четырёхскатная. Не всегда оба параметра имеют одинаковую величину.

Чтобы расчёт был более точным, можно в программу внести дополнительно угол наклона крыши, шаг установки стропильных ног. Обязательно выбирается регион строительства. На основании этого калькулятор произведёт расчёт природных нагрузок. Обратите внимание, что ветровая нагрузка определяется не только регионом расположения дома, но и некоторыми дополнительными факторами. Основных два:

• тип местности застройки: открытая, закрытая или внутри города;
• высота кровли.

Что должен выдать онлайн-калькулятор как конечный результат:

1. Точный угол наклона в соответствии с нагрузками на кровлю и типом кровельного материала.
2. Длину конькового прогона.
3. Общую площадь крыши, что даст возможность подсчитать точное количество кровельного материала.
4. Приблизительный вес кровельного покрытия.
5. Какое количество гидроизоляционной плёнки требуется для покрытия скатов кровли.
6. Обозначит нагрузки на стропильную систему.
7. Длину всех видов стропил: центральных, угловых и вальмовых по отдельности.

Здесь же будут обозначены параметры обрешётки. А именно: тип (разряженная или сплошная), шаг установки, количество из расчёта стандартной длины, объём (пиломатериал продаётся в м³), вес пиломатериала.

Заключение по теме

Получается так, что онлайн-калькулятор использовать в расчётах вальмовой кровли проще. Есть в нём определённые погрешности, но они не такие серьёзные. Увеличив конечный результат на несколько процентов, можно гарантировать надёжность всей конструкции.

Расчет вальмовой крыши: минимизируем затраты и отходы

Объемная и архитектурно выраженная вальмовая кровля неспроста становится день от дня популярнее. Даже самые простоватые проекты преображаются, если выбрать именно этот вид крыши. Но нужно быть готовым к определенным сложностям, ведь у такой структуры немало особенностей!

Ведь неспроста среди строителей существует убеждение, что в процессе такой крыши идет серьезный перерасчет кровельного материала и древесины для стропил.

На самом деле, чтобы этого не произошло, мы научим вас производить точный расчет вальмовой крыши и запасаться кровельным материалом так, чтобы излишек потом осталось немного.

Содержание

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.

Варианты внутренних четырехскатных конструкций

Давайте внимательно рассмотрим, каких типов бывает вальмовая конструкция стропил и чем существенно они отличаются друг от друга. Классическая вальмовая крыша выглядит таким образом:

Так собирают вальмовые скаты из накосных стропил:

Накосные стропила разрешено обрезать на одну высоту, и тогда вся конструкция получается намного прочнее:

Устройство датской полувальмовой крыши выглядит уже так:

И, наконец, самые сложные в исполнении вальмовые крыши также нуждаются в точном расчете:

Кстати, когда речь идет о небольшой беседке, здесь вы можете рискнуть и воплотить в жизнь даже такой необычный проект с красивыми стропилами:

Расчет уклона с учетом всех нагрузок

Уклон вальмовой кровли делают в диапазоне от 5 до 60°. Действительно, здесь практикуется такой низкий уклон, и крыша выглядит почти плоской. А сам выбор угла больше зависит от применяемого кровельного материала и эксплуатационных характеристик, как сила ветра, шапка снега и др.

Как только вы определились с формой стропильной системы, нужно рассчитать ее прочность. А именно, насколько она окажется надежной в плане снеговых и ветровых нагрузок.

Про ветер, конечно, здесь можно переживать меньше всего, ведь вальмовая кровля наиболее защищена от подъемной силы – все благодаря тому, что все скаты у нее находятся под наклоном, и нет фронтонов.

А вот давление снега учитывать нужно, тем более, если дом построен в средней и северной полосе России. Обычно, когда речь идет о двухскатной крыше, то нередко приходится выбирать: делать ее более пологой, чтобы не сорвал ветер в бурю, или более острой, чтобы многотонная шапка снега спадала сама?

В случае с четырехскатной кровле можно смело повышать угол наклона скатов, если, конечно, вас не смутит увеличенная стоимость древесины для стропил и кровельного покрытия.

Чем выше наклон ската, тем вероятнее, что снег попросту сползет под своим весом. А на крыше с наклоном от 60° он вообще не остается. Это тот самый случай, когда коэффициент µ равен нулю. Для сравнения: при угле наклона в 40° он будет равен 0,66, при 45° – 0,5 и при 50° – 0,33.

Точно рассчитать угол скатов вам помогут такие формулы:

Для мягких покрытий уклон может быть низким, так, для двух слоев нужны 15 градусов, а для трех допустимы 2-5°.

Также каждый вид кровельного материала требует свой уклон:

• Мягкая черепица и ей подобные кладут на кровлю от 11°.
• Для натуральной черепицы угол наклона не может быть меньше 25°, иначе в подкровельное пространство станет попадать вода.
• Для шифера выбор вообще невелик – от 25 до 30°.

Кроме того, важно учитывать также снеговую нагрузку. Так, если в вашей местности снегопады внушительные, можно сразу забыть о малом уклоне. Т.к. снежная шапка, особенно слежавшаяся, способна весить только на одной крыше несколько тонн!

В таком случае можно обустраивать только крутой скат, и чем тот будет круче, тем больше материала для него понадобится. Кроме того, учитывайте и увеличенный нахлест материала на крыше сложной формы.

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 м 2 , то нужны желоба диаметром 125 мм, а если больше, чем 60 м 2 , 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: а 2 +b 2 =с 2 . 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.

Подсчет количества кровельного материала

Сегодня бытует мнение, что достаточно сложно точно рассчитать кровельный материал для вальмовой крыши, ведь она имеет сложную форму и покрытие придется обрезать.

Но на самом дел все эти моменты можно просчитать, и мы сейчас расскажем, как именно. Вот приблизительная схема того, как укладывают кровельный материал на вальмовую крышу:

Итак, в первую очередь запланируйте 25 мм допуска на свес кровельного покрытия в карнизный желоб, причем это допуск может быть увеличен, если крыша имеет значительный уклон и или используются некоторые из систем водостока.

Чтобы рассчитать материал для ребер или конька, нужно их длину разделить на длину, которая покрывается одним лотком.

Также нужно запастись достаточным количеством реек для обрешетки: на каждый квадратный метр нужно 3 метра реек. Конечно, подрезать тут будет что:

А рассчитать площадь скатов для определения количества штучного кровельного материала вам помогут такие формулы:

Надеемся, наши формулы и иллюстрации помогли вам все рассчитать максимально правильно!

Онлайн-калькулятор для расчета

Для упрощения выполнения расчетов мы спроектировали онлайн-калькулятор. Чтобы воспользоваться им, пожалуйста перейдите на эту страницу. Там вы найдете все пояснения и сможете сэкономить время на проектировании.