Расчет четырехскатной крыши: детальная работа с цифрами

Четырехскатная крыша характеризуется двумя треугольными скатами (вальмами) с торцевых сторон. Ее классифицируют в основном как вальмовую, либо как шатровую. Вальмовая крыша состоит из двух треугольников и двух трапеций (боковые скаты – равнобедренные треугольники, а фронтальные – правильные трапеции). Если скаты вальмовой крыши не достигают карниза в нижней точке, 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 крыши и угол наклона ее скатов можно выполнить расчет четырехскатной крыши. Как правило, его проводят по следующему принципу: крышу делят на несколько элементов, каждый из них 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 провести также дополнительный расчет параметров четырехскатной крыши, например, веса кровельных и отделочных материалов, климатических особенностей региона.

Очевидно, что любая неточность в расчетах может иметь серьезные последствия, поэтому их проводят с большой аккуратностью и с учетом всех возможных параметров.

При этом должны быть учтены также следующие показатели:

•  результаты расчета сечения стропил,
•  результаты расчета шага стропил,
•  результаты расчета пролетов конструкции стропил,
•  результаты анализа несущей способности фундамента и опор.
•  тип стропил (висячие или наслонные).

Грамотный расчет четырехскатной крыши требует учета данных метеорологических служб местности проживания. Для точного определения необходимой высоты крыши 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 будущую конструкцию и выполнить чертеж будущей четырехскатной крыши.

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 крыши – небольшой, а в местностях со значительными снеговыми нагрузками и частыми дождями – существенно больше, 48–60º.

В свою очередь, на основе угла наклона крыши 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 уклона крыши и суммарного значения ожидаемых общих нагрузок: веса конструкции стропил, кровельного пирога, снеговых и ветровых нагрузок. Минимальный запас прочности стропил должен составлять 1.4.

Расчетным путем 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 производят два расчета стропильной системы:

•  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 крыши. 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 крыши 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 крыши вычисляют, исходя из площади сооружения и используемых материалов.

Расчет материала на четырехскатную крышу

Подсчет материалов, необходимых для возведения крыши, осуществляют, взяв за основу расчет кровли четырехскатной крыши, точнее правильный подсчет площади кровли.

Независимо от формы четырехскатной крыши расчет этой площади сводится к вычислению площади простейших геометрических фигур – равнобедренного треугольника и трапеции. Например, в случае шатровой крыши все сводится к вычислению суммы площадей четырех одинаковых треугольников .

Чтобы правильно посчитать нужное количество материала для кровли, помимо площади кровли, необходимо учесть также:

•  величину нахлестов материала;
•  величину фронтонных и карнизных свесов;
•  величину неминуемых отходов при раскрое материала.

Для расчета крыш используют также специальные программы.