Двухскатная крыша является наиболее популярной кровельной конструкцией, которой оборудуют частные жилые дома, бани, гаражи и другие постройки. Строительство кровли такого типа – рациональное решение вопроса защиты внутренних помещений от проникновения атмосферных осадков, ветра и холода. В процессе проектирования двухскатной крыши центральное место занимает расчет высоты конька, определение уклона и площади скатов. От этих трех параметров зависит срок эксплуатации и эффективность перекрытия, поэтому в этой статье мы расскажем, как самостоятельно рассчитать основные параметры и технические характеристики кровли, не используя программу-калькулятор.
Коньком называют высшую точку двухскатной крыши, горизонтальное ребро, которое находится в месте соединения плоскостей скатов. Он монтируется на заключительном этапе кровельных работ, но до установки обрешетки на стропильные ноги. Длина конька двускатной кровли соответствует длине ската. Этот элемент стропильного каркаса решает следующие задачи:
- Главная функция конька – быть опорой для верхней части стропильных ног крыши. Он связывает между собой все пары стропил, придавая конструкции жесткость, равномерно распределяя вес кровельного материала двускатной кровли.
- Обеспечение циркуляции воздуха. Воздушный зазор, образующийся в месте оборудования конька предохраняет стропильный каркас от застоя воздуха и загнивания, обеспечивает проветривание все деревянных элементов, благодаря чему срок эксплуатации двускатной крыши увеличивается.
Важно! В процессе проектирования крыши нужно выбрать и правильно рассчитать высоту расположения конька. Если помещение, расположенное под сводом крыши, используется как жилое, то выбор делают, исходя их желаемой высоты потолка, в остальных случаях расчет выполняют, опираясь на рекомендуемый угол наклона скатов.
Проще всего произвести вычисления, используя специальную программу калькулятор, введя исходные данные в которую, можно определить высоту конька, площадь скатов и подкровельного помещения.
Методы вычисления высоты и площади крыши
Выполнить расчет высоты конька и площади двускатной кровли и остальных сопутствующих параметров можно, не используя программу-калькулятор. Для этого требуется знание элементарных геометрических формул, которые, надеемся, вы не успели забыть с школьных времен. Самостоятельно рассчитать конек можно двумя простыми методами:
Важно! Самый надежный способ выполнить расчет высоты конька и площади ската – специальный онлайн-калькулятор. Чтобы воспользоваться им, нужно ввести исходные данные: длину и ширину дома, уклон ската.
Определение высоты крыши
Наиболее важные факторы, влияющие на выбор высоты расположения конькового соединения, относятся к природным условиям зоны, в которой происходит строительство. Согласно строительным нормам этот параметр выбирают, исходя из следующих условий:
Обратите внимание! Высота расположения конькового соединения влияет на полезную площадь мансардного помещения. Чтобы оборудовать жилую комнату под крышей, следует поднять крышу на высоту не менее 2,5 м, однако, это негативно отразится на полезной площади из-за низких боковин.
Видео-инструкция
Процесс подбора наилучших параметров двухскатной крыши — это всегда поиск компромисса между желаемой формой каркаса, стремлением получить красивую высокую конструкцию и требованиями по обеспечению прочности и устойчивости кровли. Кроме того,размеры двухскатной крыши придется увязывать с погодными «фокусами» местного климата и собственными финансовыми возможностями.
От чего зависит высота конька двухскатной крыши
Чтобы получить долговечную и красивую конструкцию, прежде всего,необходимо выбрать оптимальный угол наклона двухскатной крыши. Это базовый параметр, его нужно подобрать, исходя из следующих критериев:
- Прочности стропильной системы, чем выше угол, тем меньше нагрузка на каркас от снега, быстрее и эффективнее удаляются осадки;
- Наличие сильных ветров, правильно подобранный угол помогает снизить давление на скат кровли;
- Высота и размеры чердачного пространства. Чем больше объем воздушной подушки чердака, тем теплее получится двухскатная крыша. Если правильно рассчитать и спланировать высоту коньковой балки, чердак вполне можно превратить в дополнительную жилую комнату.
Важно! Кроме перечисленных условий, необходимо учитывать вес конструкции, чем длиннее стропила и свесы двухскатной крыши, тем больше ее вес, нагружающий стены дома, и выше стоимость постройки.
На какой угол для двухскатной крыши приходится оптимальная высота конька
В отличие от процесса проектирования, при непосредственном строительстве достаточно сложно работать с угловыми величинами. Чтобы непосредственно определить и точно выставить угол наклона ската, потребуется точная измерительная техника. Вместо угла наклона стропильных балок проще использовать линейные величины, например, длину стропил, размер пролета или высоту конька. Искомый угол наклона в таком случае легко рассчитать по тригонометрическим формулам, измерив высоту конька и расстояние между опорами стропил на мауэрлате.
Климатические и технологические ограничения на высоту конька двухскатной крыши
Для местности, где главным фактором является открытое пространство, соответственно, сильные ветровые нагрузки, высоту конька чаще всего рассчитывают, исходя из рекомендаций производителя кровельного материала.
В таких условиях основным фактором, определяющим устойчивость двухскатной крыши, является ветровая нагрузка. Дождевая вода и мокрый снег не представляют особой угрозы из-за сметающего эффекта горизонтальных воздушных потоков, поэтому в увеличении угла наклона кровельной конструкции нет необходимости. Мало того, при значительной высоте конька резко увеличивается парусность двухскатной крыши и давление на стены здания.
Уменьшать высоту коньковой балки до минимума специалисты не рекомендуют. Во-первых, это значительно снижает теплоизоляционные качества двухскатной крыши и уменьшает объем полезного пространства на чердаке.
Во-вторых, крышу с уменьшенной высотой конька воздушные потоки уже не придавливают к коробке здания, а стремятся опрокинуть или оторвать от опорной поверхности. Такая ситуация значительно хуже ситуации с парусностью, так как двухскатная кровля не рассчитана на избыточное внутреннее давление. В третьих, отдельные виды кровельного материала нельзя укладывать на скатах кровли с предельно малой высотой конька. Если возникает такая ситуация, то лучше обратиться за консультацией к специалистам по конкретному виду кровельного материала, которые помогут рассчитать запас прочности и способ укладки.
Если на местности фиксируется большое количество осадков в виде мокрого снега, высоту подъема конька двухскатной крыши и, соответственно, крутизну скатов рассчитывают по следующей схеме:
- Определяется максимальное количество мокрого снега, выпадавшего в данной местности в течение последних десятков лет;
- Исходя из будущих размеров коробки дома и финансовых возможностей, определяют максимальный размер стропил и несущую способность каркаса кровли при установленной толщине снежного покрова. Количество стропил, высота подъема и шаг рассчитываются на основании методики, изложенной в СНиП 2.01.85 «Нагрузки и воздействия» ;
- Если размер бруса под стропила получается непомерно большим, необходимо увеличивать высоту конька, но так, чтобы угол наклона двухскатной крыши не превысил оптимальные значения для выбранного кровельного материала.
При расчете нагрузки на стропила принимают, что при высоте конька, обеспечивающей угол наклона более 60 о, вес снежной массы на поверхности двухскатной крыши можно не учитывать. При соотношении высоты конька над горизонтом мауэрлата к расстоянию между нижними опорами стропил меньше, чем ¼, давление снега на кровлю учитывается в полном объеме. В промежуточном положении при увеличении угла наклона двухскатной крыши от 20 о до 60 о поправочный уменьшающий коэффициент меняется монотонно от 0,7 до 0,1.
Оптимальная высота конька двухскатной крыши
Зачастую решение об увеличении высоты конька принимается не для снижения нагрузки на кровлю, а для увеличения полезного пространства чердачного помещения. Польза от такой модификации, на первый взгляд, очевидна. Можно увеличить объем полезного пространства и обустроить, например, мансарду и даже балкон. Оценить изменения формы и размеров подкрышного пространства относительно просто по приведенной на рисунке диаграмме.
Прежде чем принимать решение, попробуйте рассчитать геометрию последствий увеличения высоты конька. Рассмотрим в качестве примера изменение характеристик высоты и размеров двухскатной крыши для самого небольшого здания размером 6х4м и высотой стен 2,5м. Эскиз конструкции крыши приведен на рисунке.
При оптимальной высоте конька над плитой перекрытия в 2 м длина стропильной балки составит 2,9 м. При этом полезное пространство под двухскатной крышей составит всего 4х1,8х0,5 м . Этого достаточно для вентиляции и проведения работ по утеплению кровли. Ширина используемого полезного пространства при желании может быть увеличена до 1,5 м. На этой площади можно организовать спальню или комнату отдыха, для чего, собственно, и используется мансарда.
Угол наклона в 45 о при высоте конька в 2 м обеспечивает оптимальную прочность конструкции, если правильно подобрать материал и рассчитать расход балки на постройку стропил, то можно получить очень умеренную стоимость стропильной системы, прежде всего, за счет отсутствия подкосов и распорок.
Можно попытаться увеличить ширину комфортной зоны мансарды с 0,5 м до 1,5 м. В этом случае высота конька и угол наклона двухскатной крыши увеличится до 3,6 м и 60 о соответственно. Доступное к использованию пространство увеличилось с 1,5 м до 2,5 м, зона комфорта, или площадь, в пределах которой можно ходить, не нагибаясь, составляет 1,5 м, что вполне соответствует средним параметрам мансарды для дачного дома.
Длина стропил увеличилась с 2,9 м до 4,2 м. Предполагается увеличение стоимости бруса для каркаса двухскатной крыши на 30% за счет необходимости установки дополнительных силовых элементов - ригелей и подкосов. Если правильно рассчитать нагрузки и способ крепления, конструкция будет такой же прочной, как и в предыдущем варианте.
Альтернативный вариант
Даже беглое сравнение двух вариантов, без попыток рассчитать точные характеристики, позволяет сделать определенные выводы.
Размер полезной площади мансарды в ломаном варианте крыши больше, чем у двухскатной схемы с увеличенной высотой конька на 15%, количество бруса и кровельных материалов затрачено больше на 19% и 7% соответственно. Стоимость работ у ломаной схемы на 30-33% выше. Двухскатная конструкция кровли получается выше на 0.8 м, но при этом центр тяжести каркаса находится ниже центра давления, что позволяет ей быть устойчивее при сильном ветре, несмотря на то, что угол наклона стропил в 60 о выше, чем угол верхнего ряда ломаной кровли.
Кроме того, большие воздушные «мешки» над потолком и в боковых стенах мансарды двухскатного варианта хорошо утепляют и звукоизолируют помещение. Для длительного пребывания в помещении мансарды больше подойдет ломаная схема из-за увеличенного комфорта. Тогда как для дачного домика или бани вполне реально использовать конструкцию классической двухскатной крыши с увеличенной высотой коньковой балки.
Приведенное сравнение справедливо только для малоразмерных двухскатных и ломаных схем. По мере увеличения размеров дома двускатный вариант крыши с увеличенной высотой коньковой балки становится значительно дороже, чем стоимость аналогичной по размерам ломаной схемы.
Заключение
Надо отметить, что расчет потребной высоты конька в огромной степени зависит от типа кровельного материала. На скате с углом наклона в 60 о прекрасно укладывается подавляющее большинство кровельных материалов, от черепицы до ондулина. Из-за того, что скат крыши представляет собой единую плоскость, уложенная кровля обладает значительно более высокой стойкостью к любым формам осадков. Ломаные конструкции зачастую страдают протеканиями дождевой воды при сильном дожде с ветром именно на линии излома.
Многие начинающие строители зачастую сталкиваются с вопросом, как определяется правильная высота конька двускатной крыши. Даже они понимают важность этого параметра, напрямую влияющего на надежность и прочность кровли. Решение этой задачи было хорошо известно еще античным народам.
На что влияет высота конька?
Очевидна прямая взаимосвязь высоты конька с углом ската крыши. При низком коньке скаты крыши будут пологими, и в снежную зиму могут стать причиной серьезных неприятностей для дома и его жителей. Если же конек будет слишком высок, то вместо снега он будет в полной мере противостоять напору ветра, с ним дом будет больше напоминать парусник. К тому же, как очень низкие, так и слишком высокие кровли не слишком привлекательны. Кто же хочет построить некрасивый новый дом?
Климатические условия нашей страны диктуют оптимальный угол наклона в районе 40±5 градусов.
О формуле расчета
Высота конька двускатной крыши вычисляется по простейшей геометрической формуле. В ней высота конька является одним катетом прямоугольного треугольника, а половина длины основания фронтона – другим катетом. Длина ската представляет гипотенузу. Если вспомнить школьную геометрию, то обнаружится, что для нахождения длины неизвестного катета (конька) следует длину второго катета (половинка основания) умножить на тангенс противолежащего угла (наклона крыши):
Длина конька = половина основания * tg угла наклона крыши
Пример для наглядности: при ширине дома в 5 метров и угле наклона крыши в 40 градусов (тангенс его равен 0,83) высота конька оказывается равной 5/2 * 0,83 = 2,075.
Немного о процессе монтажа конька крыши с двумя скатами
Монтаж конька, впрочем, как и всей крыши – трудоемкое и сложное занятие, им не занимаются в одиночку. Он начинается с краев, предварительно перед монтажом натягивается тонкий шнур, с помощью которого контролируется строгая горизонтальность линии конька. Соединительными элементами служат специальные саморезы, снабженные прокладками, не пропускающими влагу и предохраняющими от коррозионных процессов.
Одним из основных элементов строения является крыша. От ее качества и правильно выбранной формы зависят жизнеспособность дома и покой его жильцов.
Любая скатная крыша состоит из нескольких основных элементов. К ним относятся:
- Стропильная система;
- Обрешетка;
- Кровля.
Предварительный расчет при проектировании дома должен помочь определить необходимое количество материалов для его строительства. Исходя их этого составляется бюджет (смета) расходов. Рассчитать стоимость крыши невозможно без определения ее формы и высоты.
Виды крыш
В современном строительстве распространены практически все существующие в архитектуре формы крыш. Широко распространены и двухскатные, а также четырехскатные (вальмовые) виды.
Кроме них встречаются и шатровые кровли, и куполообразные, и ломаные (мансардные) и сложные многоскатные.
Среди получивших наибольшее распространение чаще всего встречаются крыши двухскатные, представляющие собой несложную конструкцию, состоящую из двух наклонных скатов и двух фронтонов – вертикальных стен треугольной формы.
Крыши двускатной конструкции обычно монтируют на , . Оригинально смотрится и двухскатная крыша с мансардой.
Стропильная система таких кровель состоит из спаренных расположенных под углом к горизонтальной линии деталей. Обеспечивает их устойчивость дощатая или сплошная обрешетка.
Верхняя часть двускатных крыш, место стыка стропильных ног получило название конька. Это самая верхняя часть всего здания на которую многие владельцы частных домов устанавливают декоративный .
Для определения площади крыши и расчета количества досок для обрешетки, кровельного материала и длины самих лаг необходимо научиться рассчитывать высоту конька.
Быстро и точно произвести расчёт двухскатной крыши, в том числе определить высоту конька можно и с помощью онлайн-калькулятора в сети интернет.
Параметры, влияющие на высоту крыши
Крыша – верхняя часть здания, поэтому она воспринимает все нагрузки, приходящиеся на него. В зимний период – это скопление снега на кровле, в течение года – ветровое воздействие, которое тем больше, чем больше площадь скатов и чем круче они расположены относительно горизонтали.
При проектировании можно немного снизить влияние погодных факторов. Так, при использовании гладких кровельных материалов, таких как профлист или металлочерепица, можно значительно снизить количество снега, который будет скапливаться. При достаточном он будет соскальзывать вниз, не увеличивая значительно нагрузку на стропильную систему и обрешетку.
Для снижения ветровой нагрузки желательно изготавливать крыши с меньшим уклоном. Но это чревато образованием больших сугробов, которые при таянии снега могут привести к обрушению кровли. Следовательно, необходимо найти «золотую середину» между увеличением и уменьшением угла наклона кровли.
Определяем высоту конька
Способ первый – математический
Для расчета высоты конька двухскатной крыши необходимо представить её конструкцию в поперечном разрезе. Она будет представлять собой равнобедренный треугольник. Следовательно, высота конька будет являться высотой этого треугольника.
Построив высоту (перпендикуляр к основанию треугольника) получим два прямоугольных треугольника, в которых один из катетов и будет определять необходимый нам параметр. Второй катет может быть определен делением на 2 общей ширины дома.
Для соблюдения оптимальных условий эксплуатации дома в условиях большого количества осадков и достаточно сильных ветров угол уклона скатов крыш берут в диапазоне 20о - 45о. Рассчитать высоту конька двухскатной крыши, исходя из указанных параметров, поможет теорема Пифагора и таблица Брадиса.
По известной всем со школьных лет теореме длина одного катета (высота конька) будет определяться как произведения второго катета (половина ширины дома) на тангенс угла, противолежащего искомому катету (угол уклона кровли).
Приведем величину тангенса углов от 20о до 45о с шагом 5о.
Для примера рассчитаем высоту конька для стандартного деревянного дома 6х8 метров, расположенного в средней полосе нашей страны, с углом уклона крыши в 40о. В соответствии с приведенной выше формулой, имеющийся в нашем распоряжении катет будет иметь длину 3 метра (6:2=3).
Тангенс угла 40о определим по таблице. Он равен 0, 839. Умножаем известные нам числа и получаем:
Таким образом, при указанных параметрах высота конька от дома будет составлять 2,517 метров.
Способ второй – графический
Менее точно без использования математических формул и таблиц можно определить высоту конька, выполнив изображение разреза крыши в небольшом масштабе. Для этого начертите равнобедренный треугольник и проведите медиану, которая будет одновременно высотой.
Угол при основании треугольника необходимо точно начертить, используя транспортир. При поправках на точность математических инструментов можно получить приближенное значение искомых величин.
Важно! После завершения процесса монтажа конька на крышу, необходимо осуществить покрытие конькового прогона облегченной боковой черепицей. Этого требует устройство конька скатной крыши.
Таким образом рассчитывается высота конька двускатной крыши. При планировании использовать чердачное помещение необходимо определить оптимальные параметры внутреннего пространства для свободного перемещения жильцов и гостей дома.
Смотрите видео о строительстве конька для двускатной крыши и установки стропил:
Кровля является одним из важнейших элементов конструкции частного дома, поскольку препятствует проникновению атмосферных осадков, талых вод и холодных воздушных масс в помещения. Если знать, как правильно рассчитать высоту крыши и конька, ее устройство позволит самотеком отводить с кровельной поверхности влагу, не увеличивая нагрузку на систему стропил.
Необходимость проведения расчетов высоты крыши
Дом будет выглядеть гармонично, при условии, что внешний вид кровли дополняет его архитектурное оформление. Для этого требуется грамотно вычислить высоту крыши по отношению к ширине дома. Давайте рассмотрим, как выполняется расчет высоты крыши , какие есть нюансы в расчетах.
В соответствии с принятой терминологией, высотой конька – это расстояние между серединой основания кровельной конструкции и ее высшей точкой.
От величины данного параметра зависят такие характеристики:
- Угол наклона скатов. Чем больше высота конька четырехскатной крыши , тем круче получается уклон кровли дома. В регионах, где зимой выпадает большое количество снега или в течение года часто идут проливные дожди, угол наклона скатов должен составлять 20 - 50 градусов.
- Площадь кровельной поверхности. Чем крыша выше, тем большая у скатов площадь, а значит увеличиваются затраты на проведение монтажа. Это связано с большим количеством стройматериалов, требуемых для возведения стропильной системы.
- Несущая способность кровельного каркаса. С увеличением высоты вес конструкции возрастает, как и нагрузка от слоев «пирога». По этой причине возникает потребность в усилении каркаса путем монтажа дополнительных элементов.
Имеется 2 методики, как узнать высоту крыши:
- рассчитать искомую величину в зависимости от размера желаемого уклона;
- сначала определиться с данным параметром, а потом только вычислять, какой при этом должен быть наклон скатов.
Выбор высоты конструкции
При проектировании необходимо знать высоту кровли, поскольку эта величина оказывает существенное влияние на ее эксплуатационные характеристики.
Владение информацией, как определить высоту крыши дома, поможет просчитать и создать ее проект, который будет отвечать климату региона и назначению постройки. В результате кровля прослужит гораздо дольше и ей реже потребуется обслуживание.
При проектировании конструкции крыши нужно учесть следующее:
- Среднегодовое количество осадков. Чем больше этот показатель, тем выше следует делать конек.
- Ветровую нагрузку. На местности с сильными ветрами обычно строят малоэтажные постройки с покатой невысокой кровлей.
- Назначение строения. Если проектом дома предусмотрено обустройство жилого мансардного помещения, тогда высоту конька нужно делать не меньше2,5 метра.
Как правильно рассчитать и определить высоту крыши, по отношению к ширине дома
Методика, как посчитать высоту крыши и конька, несложная. При проведении вычислений принято считать, что вертикальный срез кровли представляет собой равнобедренный треугольник, у которого основание равно ширине фронтона. При этом применяют математические формулы.
- Ширину конструкции делят на 2.
- Для определения уклона нужно выбрать угол между основанием и поверхностью кровельного ската.
- Далее по таблице Брадиса определяют тангенс этого угла.
- Половину значения ширины умножают на тангенс угла и получают высоту конька.
Обычно этот параметр выбирают так, чтобы наклон кровли составлял 25-45 градусов.
