Для того чтобы добиться гармоничного соотношения между размерами тела здания и его крыши, используются два метода. Это соотношение высоты крыши к ширине дома и высота стен.
Стропильная система шатровой крыши: особенности конструкции и описание процесса монтажа
Шатровая крыша обладает внушительным списком преимуществ. Эффективное формирование, равномерное распределение тепла и эффективная защита от дождя. Благодаря бескозырьковой конструкции шатровые конструкции не подвергаются значительным ветровым нагрузкам. По сравнению с двускатными вариантами, гораздо меньше причин беспокоиться о деформации.
Список достоинств можно было бы продолжить, но их поток замедляется очень важным обстоятельством: шатровая стропильная система не довольствуется простотой устройства. Однако сложность не остановит самостоятельного строителя, если он знаком с нюансами возведения каркаса шатровой крыши.
Характерные особенности шатровых крыш
Шатровая крыша отличается от своих двускатных собратьев отсутствием вертикальных двускатных стен. Вместо стен фронтонов используются треугольные фронтоны, которые заметно уменьшают фактический и визуальный объем крыши.
Экономический эффект от уменьшения объема является спорным. С другой стороны, затраты увеличиваются при раскрое больших листов для шатровой крыши. Например, укладка профлиста или монтаж металлочерепицы сделают стоимость приобретения покрытия в полтора раза выше, чем при обустройстве стандартного двухскатного здания.
Приобретение материала из категории штучных сократит бюджет строительства, так как на обрешетку торцов крыши тратиться не придется.
Как и любую строительную конструкцию, шатровую крышу можно разделить на простые геометрические фигуры. В самом простом варианте, без изгибов и ендов, она имеет две пары симметричных скатов: два треугольника и две трапеции. Исходя из этого, шатровая крыша называется шатровой.
В полном сечении она напоминает обычную треугольную двускатную крышу. В профиле конструкция имеет форму трапеции, которую также можно разделить на прямоугольник с двумя зеркальными треугольниками по бокам.
Форма трапеции зависит от архитектурных предпочтений владельца. Она определяется соотношением между длиной карниза и длиной конька. Часть строения, ограниченная прямоугольником, возводится по стандартам висячей или скатной крыши.
Необходимо указать
Расстояние по вертикали между плитой верхнего этажа и коньковой обрешеткой оказывает существенное влияние на стоимость шатровой крыши. Чем больше это расстояние, тем длиннее стропила и обрешетка.
Одновременно с удлинением стропил увеличивается площадь крышиОдновременно увеличивается площадь крыши, что потребует большего количества кровельного материала.
Для того чтобы сбалансировать стоимость строительства и получить нужное количество чердачного пространства, необходимо провести тщательные расчеты.
Это позволит вам найти оптимальный вертикальный размер для шатровой крыши.
От чего это зависит?
Основные факторы, влияющие на расстояние до конька:
- Тип стропильной системы.
- Выветривание и высота.
- Наличие чердака или мансарды.
- Тип крыши.
Тип стропильной системы.
Стропильные системы делятся на три основных типа:
- Шатровые стропила это 4 стропила в виде равных равнобедренных треугольников (вальмов), которые сходятся в вершине. Перпендикуляр от этой точки до верхней плиты здания будет высотой конструкции шатровой крыши. Такие конструкции крыш часто используются для садовых навесов и других квадратных строений. Как правило, вертикаль шатровой крыши равна длине балки одной из шатровых крыш. Это можно увидеть в геометрии стропил и мауэрола, где угол наклона составляет 450.
- Классическая 2-скатная стропильная система это две пары противоположных двускатных стропил. Одна из них представляет собой два концевых вала в форме равнобедренных треугольников, а другая пара состоит из двух равнобедренных трапеций. Все концы вальм встречаются на коньковых гребнях. При пролетах 6 метров угол наклона стропил жестко связан со стандартной снеговой нагрузкой, поэтому от него зависит вертикальный размер крыши; при пролетах 12 метров и более возможны другие варианты. В таких случаях в каркасную конструкцию включаются дополнительные усиливающие элементы в виде колонн, раскосов и обрешетки. Дополнительные армирующие элементы увеличивают несущую способность крыши. Это, в свою очередь, позволяет сделать крышу немного меньше проектного параметра согласно СНиП 2.01.07-85.
- Полурельсовые конструкции. Высота коньковой обрешетки рассчитывается так же, как и в предыдущем случае. Единственное отличие заключается в том, что диагональные стропила несут меньшую нагрузку за счет укороченных ендов, что позволяет снизить высоту крыши. Вертикальность шатровой крыши влияет на стоимость строительства. Чем меньше вертикальность, тем меньше требуется материалов и, следовательно, меньше финансовые затраты.
Что необходимо учитывать?
Помимо вышеперечисленного, при расчетах необходимо учитывать следующие элементы
- Тип конструкции. Она может быть стоковой или наклонной. Это, в свою очередь, зависит от возможности установки опалубки и дополнительных вертикальных опор (оптимальное решение) и несущей способности материала стены.
- Необходимость использования пространства под крышей в качестве жилой площади. Каркасы, окружающие жилой чердак, усиливаются по нестандартным схемам (замена раскосов ригелями и балочными фермами) или удлиняются путем установки двух коньковых обрешеток вместо одной.
- Наличие или отсутствие теплоизоляционного слоя. Это учитывается при выборе ширины стропил и способа вентиляции крыши.
Цель расчета – получить наиболее точную конструкцию стропильной фермы и крыши, оптимальную по цене, долговечности и привлекательности.
Основные распорные нагрузки в таких конструкциях приходятся на мауэрлат, весовые – на вертикальные стойки и диагональные стропила.
Все остальные элементы располагаются максимально равномерно, независимо от размеров и назначения шатровой крыши.
Как рассчитать?
Работа начинается со сбора и уточнения данных. Затем делается предварительный чертеж рамы и определяются дополнительные требования.
После этих шагов все размерные характеристики рассчитываются по очереди с помощью тригонометрических формул.
Начинают с основных несущих элементов и заканчивают армирующими элементами.
Выбор уклона
Уклон откоса выбирается после учета всех влияющих фактороввключая ветровую и снеговую нагрузки, допустимый угол наклона крыши, требования к внутреннему пространству и другие факторы (сметная стоимость строительства, конструктивные соображения, наличие или отсутствие пристроек).
Однако влияние снеговой нагрузки преобладает над остальными. В регионах с обильными снегопадами рекомендуется увеличить угол наклона до максимально возможного, т.е. до 40-60°, в диапазоне от 5 до 60°.
В других случаях к весу снега добавляется вес пирога с учетом региона проживания (среднее значение по таблице) и поправочного коэффициента (уменьшается от 1 до 0,33 по мере увеличения уклона, равен 0 при 60°).
После выбора оптимального значения угол наклона стропил и уклон в верхней зоне определяется по формуле: β=90-α.
Более подробную информацию об определении угла наклона шатровой крыши можно найти здесь.
Определение высоты конька
Высота крыши (также известная как расстояние до одного конькового кронштейна или высота вертикальной опоры) определяется по следующей формуле
h=(D∙tanα)/2где D – расстояние между нижними точками трапециевидных боковых фронтонов, т.е. ширина здания.
В идеале конёк располагается посередине, на одинаковом расстоянии от нижней линии боковых фронтонов и ендовы (фактически, все рекомендуемые формулы адаптированы именно к этому варианту).
Пропорции элементов крыши
Расчет элементов таких конструкций включает в себя:
- Получение точной конструкции стропильной системы крыши, включая свесы, обрешетку и контробрешетку.
- Расчет слоев кровли (рулонные материалы, с учетом нахлеста 10-15 см и нахлеста за коньки скатов, изоляция и кровельные материалы).
- Расчет материалов для подшивки карниза.
- Раскладка дополнительных элементов – переходных конструкций, окон, люков, снегозадержателей и водостоков.
Стропильная система
Этот этап считается самым сложным; любая ошибка в конструкции каркаса приводит к перекосам во время монтажа или эксплуатации. При правильном подходе работа начинается с уточнения пропорций каркаса дома, затем по порядку:
- Составляется простой ориентировочный план каркаса, затем уточняется.
- Рассчитайте количество материалов, которые будут использованы для колонн и обрешетки, и отметьте точное положение и способ их крепления.
- Определите количество и высоту вертикальных опор, их крайние точки и длину коньковой балки. На этом этапе рекомендуется проверить площадь поперечного сечения колонны и опор на нагрузку с помощью таблиц или ввести припуски (от 150 мм 2 ).
- Рассчитайте точную длину диагональных скоб и их сечения. В связи с ограничением длины на этом этапе также определяется потребность в пиломатериалах и местах соединений. В связи со значительными (в 1,5-2 раза выше осевых) нагрузками рекомендуется выполнять эти элементы в сдвоенном или даже рядном расположении. Запас длины для сборки составляет не менее 5%, а способ соединения и крепления в узле выбирается заранее в зависимости от типа стропил и количества коньковых обрешеток.
- Рассчитайте шаг и сечение стропил и других элементов двускатной фермы (например, обрешетки и полустропил).
- Определить необходимость в усиливающих элементах (толкающие опоры, сухожилия, фермы).
- Составляется наиболее подробный проект каркаса.
Услуги по оказанию помощи в расчете размеров и строительных материалов
Проверка расчетов по эскизам или Чтобы проверить расчеты кровли или выбрать оптимальную схему, можно воспользоваться онлайн-калькуляторами кровли, в том числе:
- stroy-calc.ru – популярный сервис, позволяющий получить все геометрические параметры шатровой крыши. С его помощью можно рассчитать материалы и проверить соответствие каркаса, обрешетки и кровли ожидаемым нагрузкам.
- calcstroy.ru – калькулятор, предоставляющий точные данные по расходу материалов и чертежи в двухмерной проекции.
- kalk.pro – это сервис для сложных расчетов и получения чертежей и 3D-проектов шатровых крыш.
Важно понимать, что большинство таких сервисов не предназначены для проектирования сложных крыш с нуля и предоставляют данные только в том случае, если исходные данные точны.
Например, они рассчитывают уклон для известной высоты конька, проверяют сечение пиломатериалов на нагрузки, но не указывают их). Тем не менее, они очень эффективны, когда дело доходит до выбора наилучшей конструкции и расчета сметы.
С уверенностью в своих силах крышу (и все остальные части дома) можно спроектировать с помощью специального программного обеспечения – KZ-Cottage, 3D Max, Autocad или Archicad. Для новичков и тех, кто не имеет архитектурного образования, лучшим выбором будет программа ArCon.
В качестве альтернативы можно использовать FloorPlan 3D, VisiCon, Home Plan Pro, Google SketchUp.