Как грамотно провести расчет вальмовой крыши: формулы и порядок действий

Расчет вальмовой кровли считается сложной задачей, в идеале он должен выполняться профессионалами.

При отсутствии такой возможности его проводят с помощью кровельных калькуляторов и специальных программ, учитывающих все требования СНиП к таким конструкциям.

Такие сервисы помогают избежать досадных ошибок при самостоятельных вычислениях пропорций вальмовой кровли и ее элементов.

Особенности процесса

Исходными данными служат:

• Размеры и план дома, а именно – параметры внешних и внутренних несущих конструкций, удерживающих каркас вальмовой крыши.
• Климатические условия: снеговая и ветровая нагрузки, количество выпадаемых осадков, средняя температура воздуха.
• Тип и вес всех слоев кровельного пирога (уточняемые и при необходимости корректируемые в ходе расчета).
• Другие условия эксплуатации (потребность в использовании внутреннего пространства, усложнении конфигурации или установке доп. проходных элементов, требования к дизайну).

Расчет сложный из-за разных параметров (уклона, площади, формы) трапециевидных и вальмовых скатов и наличия дополнительных четырех хребтов помимо конькового.

Трудности возникают как при подборе сечения основных элементов каркаса, так и при расчете укрепляющих конструкций.

Отклонения в меньшую сторону не допускаются. Отклонения в большую – приводят к росту сметы и веса крыши.

В жилых домах вальмовую крышу зачастую приходится усиливать как минимум двумя вертикальными опорными стойками, даже в самом простом исполнении каркас всегда укрепляется подкосами.

Читайте об устройстве вальмовой кровли в нашей статье.

Подготовка к работе

Работы начинаются с создания простого, но подробного чертежа, позволяющего определить или проверить уклоны скатов, площадь всех поверхностей крыши (общую и скатов по отдельности), длину и сечение основных элементов).

По мере уточнения параметров чертеж крыши усложняется и выполняется расчет промежуточных стропил, доп. элементов и кровельного пирога.

На выходе застройщик должен получить точный план крыши (в идеале – с 3-D моделью) с указанием сечения, размеров, точек и способов крепежа каждого элемента.

Формулы и чертежи

При расчете последовательно:

• Определяется оптимальный уклон скатов, высчитывается угол наклона стропил.
• Рассчитываются высота и точки размещения конька, длина диагональных и центральных стропил и самого прогона.
• Выбирается длина карнизного свеса и вычисляется ориентировочная площадь скатов и всей крыши. Данный показатель в дальнейшем используется для определения нагрузки на 1 м2.
• Уточняется вес кровельного пирога и нагрузка на стропила.
• Подбирается и проверяется сечение основных несущих элементов каркаса (включая лежень и вертикальные стойки), шаг и сечение рядовых и укороченных стропил.
• Рассчитывается укрепляющие элементы – подкосы, шпренгели или ригели.
• Выполняется точный расчет обрешетки, контробрешетки и пирога.
• Определяется требуемое количество материалов и крепежей.

Для точного расчета стоит использовать кровельные калькуляторы, вычисляющие указанные величины по тригонометрическим формулам:

Как рассчитать уклон с учетом всех нагрузок?

Допустимый уклон вальмовой крыши варьируется в пределах 5-60°, но проекты с малоуклонными или пологими скатами встречаются редко, при использовании листовых материалов уклон составляет как минимум 15°. При выборе уклона учитывают предполагаемые нагрузки:

• Вес кровельного пирога.
• Ветровые нагрузки.
• Вес снежного покрова.

В случае вальмовой крыши уклон скатов зависит от двух факторов – высоты крыши (т.е. расстояния от перекрытия или нижнего уровня до конька) и длины диагональных скатов (расстояния от верхнего угла их соединения до мауэрлата).

Справка! На уклон также влияют требования производителей кровельных материалов. Оптимальный уклон для большинства видов варьируется от 20 до 45°.

Пропорции элементов кровли

Расчет элементов таких конструкций включает:

1. Получение точного проекта каркаса стропильной конструкции, включая свесы, обрешетку и контробрешетку.
2. Расчет прослоек кровельного пирога (рулонных материалов с учетом 10-15 см нахлеста и захода за хребты скатов, утеплителя и самих кровельных материалов).
3. Расчет материалов на подшивку свесов.
4. Составление схемы размещения дополнительных элементов – проходных конструкций, окон, люков, снегодержателей и водосточных желобов.

Данный этап считается самым сложным, любая ошибка при проектировании каркаса приводит к его перекосу в ходе монтажа или эксплуатации. При правильном подходе работы начинаются с уточнения пропорций коробки дома, после чего последовательно:

1. 

   Составляется простой ориентировочный план каркаса, в последствии – уточняемый.

2. Рассчитывается количество материалов на заложение мауэрлата и лежня, отмечаются точное место и способ их крепления.
3. Определяются число и высота вертикальных опорных стоек, крайние точки их размещения и длина конькового прогона.

   На этом этапе рекомендуется проверить соответствие сечения мауэрлата и опорных стоек весовым нагрузкам с помощью таблиц, или заложить его с запасом (от 150 мм2).

4. Вычисляется точная длина накосных диагональных ног и их сечение. Из-за ограничения в длине на этом этапе также определяется потребность и точки сращивания пиломатериалов.

   Из-за значительных (в 1,5-2 раза выше чем у рядовых центральных) нагрузок эти элементы рекомендуют делать сдвоенными или даже строенными.

   Запас по длине для монтажа составляет как минимум 5%, способ соединения и крепления в узле выбирается заранее в зависимости от типа стропил и числа коньковых прогонов.

5. Рассчитывается шаг и сечение рядовых стропил и остальных элементов каркаса скатов (а именно – нарожников и полуног).
6. Определяется потребность в укрепляющих элементах (подкосах, затяжках, шпренгельных фермах).
7. Составляется максимально детализированный проект каркаса.

На этом же этапе определяются способы обустройства карнизного свеса, соединения всех узлов и элементов и подбираются крепежи.

Из-за большой длины стропил карнизный свес в вальмовых крышах может формироваться с помощью кобылок, но в любом случае этот момент уточняется заранее.

Подробнее об устройстве стропильный системы вальмовой кровли мы писали здесь, а в этой статье представлена пошаговая инструкция по строительству стропильного каркаса.

Точный порядок алгоритма зависит от выбранного кровельного покрытия, но как правило:

1. Выбирается тип обрешетки – сплошная под мягкие покрытия или при малом уклоне скатов или разряженная в остальных случаях.
2. С учетом ожидаемых весовых нагрузок подбирается толщина листов, доски или планок (от 12 мм в первом случае и от 20 и 50 мм).
3. Уточняется рекомендуемый производителем основной шаг обрешетки и расстояние до первой планки. Последнее актуально при планировании покрытия крыш металлической или некоторыми видами композитной черепицы.
4. С помощью калькулятора или вручную оставляется схема раскладки материалов.

   В идеале планки выводятся непосредственно к коньку или с небольшим отступом верхней планки, при равномерном шаге обрешетки на остальных участках скатов.

5. Рассчитывается нужное количество пиломатериалов и крепежей, полученное значение увеличивается на 5-10%.

Помимо рекомендаций производителя при выборе шага разряженной обрешетки рекомендуется учитывать его зависимость от шага стропил (см. таблицу ниже). При укладке сплошных видов материалы рассчитывают по схожей схеме с учетом обязательного компенсационного зазора между листами или широкими досками с 10-12 мм.

Стандартный алгоритм включает:

• Уточнение площади покрываемого материалов ската и отступа на крепление водосточных желобов.
• Данная величина делится на полезную площадь каждого листа, указываемую производителем и зависящую от уклона крыши и требований к герметичности.
• Полученное число листов увеличивается в большую сторону.

При выборе кровельного покрытия для вальмовой крыши следует быть готовым как минимум к 30% перерасходу любых листовых материалов из-за сложной формы скатов.

Особого внимания требуют кровли из металлочерепицы с вычурным или мелким профилем, укладываемая по особым схемам с большим числом точек крепежа. При расчете таких материалов для вальмовых конструкций производители рекомендуют умножать общую площадь скатов на поправочный коэффициент (от 1,1 и выше) и проверять результаты с помощью точной схемы раскладки листов.

В целом, мягкие рулонные разновидности с простым рисунком и мелкоштучная черепица для таких кровель считаются более подходящими и выгодными.

Сервисы, помогающие посчитать размеры и стройматериалы

Проверить свои расчеты по ориентировочным чертежам или выбрать оптимальную схему помогают кровельные онлайн-калькуляторы, включая:

• 

  stroy-calc.ru это популярный сервис, позволяющий получить все геометрические параметры вальмовой крыши.

  С его помощью можно выполнить расчет материалов и проверить соответствие каркаса, обрешетки и покрытия ожидаемым нагрузкам.

• calcstroy.ru это калькулятор, выдающий точные показатели расхода материалов и чертежи в двумерной проекции.
• kalk.pro сервис для выполнения комплексного расчета и получение чертежей и 3-D проекта четырехскатной крыши.

Важно понимать, что большинство этих сервисов не предназначены для проектирования сложных крыш с нуля и позволяют получить данные лишь при наличии точных исходных данных.

К примеру, они рассчитывают уклон скатов при известной высоте конька, проверяют соответствие сечения пиломатериалов нагрузкам, но не определяют их). Но при необходимости выбора оптимального чертежа и подсчете сметы они весьма эффективны.

При уверенности в своих навыках можно спроектировать крышу (и все остальные части дома) с помощью специальных программ – КЗ-Коттедж, 3D Max, Автокад или Архикад. Новичкам и людям без архитектурного образования лучше подойдет программа ArCon.

Альтернативой сложным программам также служат приложения FloorPlan 3D, VisiCon, Home Plan Pro, Google SketchUp.

Полезное видео

Посмотрите полезное видео, как рассчитать вальмовую крышу с помощью онлайн-калькулятора:

Заключение

Подводя итоги стоит отметить, что расчет вальмовой крыши завершается подсчетом сметы, но исключительно после получения правильного и детализированного проекта.

Это же относится к определению точного количества материалов на ее возведение, приобретаемых как минимум с 5% запасом.