Как рассчитать подъем крыши. Простая геометрия: расчёт параметров крыши. На высоту крыши влияют несколько основных факторов

Возведение крыши - один из ответственных строительных процессов, от качества выполнения которого напрямую зависят эксплуатационные характеристики самой кровли и всего здания. Строительство должно начинаться с расчета и проектирования кровельной конструкции на бумаге. Одним из важнейших данных для расчета является высота конька, в связи с которой находятся углы наклона скатов, тип кровли и количество строительных материалов. Разберемся, как самостоятельно рассчитать высоту крыши разных конструктивных типов.

В этой статье

Подготовка к расчетам

Создание плана крыши и вычисление ряда ее параметров имеет важное значение для последующего монтажа. Заблаговременный расчет помогает:

• Заранее вычислить количество необходимых строительных материалов и не прогадать при их покупке в большую или меньшую сторону.
• Еще на этапе проектирования продумать и распределить различные системы, такие как водосточная, снегоудерживающая и т. д., и определить их место в будущем проекте.

• размеры дома;
• планы на использование подкровельного пространства;
• планируемая форма крыши и количество ее скатов;
• угол наклона скатов;
• нагрузка на кровельную конструкцию: ветровая, снеговая и т. д.;
• вид кровельного покрытия.

В настоящей статье мы рассмотрим, как правильно рассчитать высоту для трех наиболее распространенных кровельных конструкций.

Вычисление высоты двускатной крыши

Двухскатный тип кровли прост в проектировании и возведении. Конструкция этого вида подразумевает наличие двух плоскостей, которые стоят на противоположных несущих стенах и, смыкаясь на коньке, образуют треугольник с равными сторонами.

Расчет высоты конька двускатной крыши находится в прямой зависимости от величины угла наклона скатов.

Выбор уклона скатов кровли не должен быть произвольным. Его величина зависит от ветровой и снеговой нагрузок, правила определения которых регламентированы СНиП. Рекомендованный уклон для регионов центральной России составляет 30-45°. Также на выбор уклона скатов кровли влияет выбранный кровельный материал.

Определившись с наклоном скатов, можно рассчитать высоту крыши дома. Ее значение вычисляется по известной геометрической формуле:

a = b * tg α

где a - искомая величина, b - величина половины ширины дома, tg α - тангенс выбранного угла, найти который можно в специализированной таблице.

При уклоне скатов в 45° возвышение коньковой балки будет соответствовать ширине дома.

Расчет четырехскатной конструкции

Кровля с четырьмя скатами является наиболее устойчивой к ветровой нагрузке. Существуют две разновидности четырехскатной крыши:

• Шатровая - все скаты сходятся в единой точке на вершине конструкции.
• Вальмовая имеет два треугольных и два трапециевидных ската, последние соединяются на вершине коньковым брусом.

Рассчитать высоту конька для обоих типов кровли возможно по формуле, использованной для двускатной конструкции. Однако для проведения более тщательного расчета и составления подробной схемы необходимо также вычислить длины стропил, а для вальмовой кровли - длину коньковой балки.

Вычисление подъема конька наиболее часто связано с желанием обустроить под ней жилую комнату. Для данных видов четырехскатной кровли возвышение конструкции для создания жилого помещения должно быть не менее 2,5 м.

Проектирование мансардной крыши

Мансардная или ломаная кровля также имеет два ската, особенностью которых является характерный излом. Он позволяет увеличить пространство под крышей и делает ломаную конструкцию одной из наиболее приспособленных для создания мансарды.

Расчет высоты крыши ломаного типа начинается с вычисления углов наклона всех скатных поверхностей кровли. Эксперты в области строительства рекомендуют определять углы наклона мансардной конструкции практическим методом, используя правило золотого сечения. Для этого необходимо на бумаге вписать эскиз будущей кровли в круг. Такой метод позволит избежать таких конструктивных недочетов, при которых ломаная конструкция выглядит не эстетично.

Проектирование и расчеты - важные и основополагающие этапы в создании крыши. Их грамотное и правильное выполнение является залогом возведения надежной и эстетически привлекательной кровли, которая прослужит долгие годы.

При сооружении любого здания одними из наиболее значимых моментов являются правильный расчет высоты конька крыши, а также ее площадь. При низкой высоте конька на кровле может собираться большое количество снега, что создаст дополнительную нагрузку на всю конструкцию. С другой стороны, при достаточно высоком коньке и большой площади покрытия увеличивается парусность кровли, что может стать проблемой при сильном ветре. Поэтому важно знать, как рассчитать высоту конька крыши, предотвратив ее преждевременное разрушение.

Особенности проектирования крыши

При проектировании любого здания важно правильно рассчитать параметры крыши. Здесь должны быть учтены все возможные нагрузки, а также необходимое количество кровельных материалов. При этом одним из главных параметров будет являться правильный наклон скатов конструкции. В типовых двускатных крышах скаты обычно имеют уклон в 12–45 градусов. Известна прямая зависимость этого угла наклона на создаваемые весом кровли нагрузки на всю конструкцию крыши здания.

Обратите внимание! Необходимо произвести дополнительное укрепление стропильной системы, что повлечет дополнительные расходы на строительство. Если уменьшить наклон скатов, то произойдет возрастание нагрузки на все конструкционные элементы вследствие атмосферных осадков.

Не менее важно правильно рассчитать систему стропил . Вызвано это передачей общей нагрузки от стропильных ног к несущим стенам здания. В свою очередь, стропильные ноги определяются размером их сечения и длины. Такие конструкционные элементы подбираются исходя из того, какие действующие нагрузки оказываются на кровлю, учитывая угол скатов. Для обеспечения необходимого запаса прочности специалисты рекомендуют несколько увеличить полученные результаты расчетов толщины стропильных ног.

Поскольку конфигурация крыши может быть различной, расчет необходимых параметров будет производиться в зависимости от некоторых особенностей. Для правильного расчета высоты крыши следует всегда брать во внимание количество скатов и ее форму. Пренебрежение такими характеристиками приведет к ошибкам в расчетах. Не располагая такими данными, невозможно будет определить площадь крыши , а также рассчитать необходимое количество материалов для устройства кровли. Высота конька влияет на длину и конфигурацию стропил.

Основные параметры

Сооружая собственный дом, каждый владелец обязательно столкнется с расчетом высоты уровня крыши. Прежде чем определить такой параметр, необходимо учесть следующие нюансы:

• количество скатов;
• наличие жилой мансарды или чердака;
• угол наклона скатов, учитывая возможные атмосферные осадки;
• выбранный кровельный материал.

При этом следует учитывать простую зависимость количества выпадающих осадков и угла наклона скатов. Количество материала, необходимого для устройства кровли, можно определить, предварительно вычислив высоту крыши. На практике, уклон в 45 градусов предполагает увеличение себестоимости крыши в 1,5 раза по сравнению с конструкцией плоского ската.

Считается, что нормативные требования к зданию обуславливают пропорции и высоту конька кровли. Между тем, такой параметр можно высчитать, зная фактические размеры стен сооружения. При этом расчет высоты конька можно определить при помощи простейших геометрических формул. Для этого необходимо знать ширину сооружения, а также угол, определяющий наклон скатов кровли.

Расчеты

Такие параметры, как высота конька крыши и угол наклона ее ската, связаны непосредственной зависимостью. Помимо этого, выбранный кровельный материал также оказывает влияние на угол наклона кровли. К примеру, мягкую черепицу можно укладывать на кровлю, имеющую наклон 11–90 градусов. Керамическая черепица требует ограничения уклона до 60 градусов.

Необходимо также учитывать и эстетическую составляющую, поэтому следует предусмотреть соответствие высоты конька крыши высоте здания. Дело в том, что чрезмерно плоская либо слишком высокая кровля может отрицательно повлиять на внешний вид сооружения. Учитывая имеющиеся климатические условия, наиболее оптимальным вариантом принято считать угол наклона кровли, который составляет 35–45 градусов. Кровля, имеющая более плоскую конструкцию, будет подвержена повышенным нагрузкам из-за выпадающих осадков.

Если принять высоту конька за один из катетов прямоугольного треугольника, то в качестве другого катета будет половина ширины здания. Соответственно, длина ската будет считаться гипотенузой. В соответствии с тригонометрической формулой, длина катета в таком треугольнике будет равна длине второго катета, умноженного на значение тангенса угла в основании. К примеру, возьмем ширину здания в 6 м при угле наклона ската кровли в 40 градусов. Обращаясь к тригонометрической таблице Брадиса, определяем тангенс угла в 40 градусов. Он будет равен 0,83. Получается, что половину ширины дома – 3 метра нужно умножить на 0,83. В результате получаем высоту конька крыши такого здания, которая будет составлять 2,49 м.

Русской избушки – двухскатная. Стропильная система для неё достаточно проста, и это обеспечило большую популярность такому виду крыши. Вальмовая крыша (четырёхскатная), например, геометрически сложнее. Её труднее рассчитать и построить, поэтому возьмёмся за расчёт симметричной крыши с двумя скатами.

Расчёт её заключается в определении длины стропил, которые образуют пары. Каждая из этих пар присоединяется к соседним стропильным фермам при помощи обрешётки. Торцы крыши – это треугольные фронтоны. Длина стропил, как и высота крыши, будет определяться её углом. Как его выбрать правильно? Это подскажет преобладающая в местности погода.

Выбор высоты конька

Кто бывал в странах Балтии или в Скандинавии, смог заметить, что крыши деревенских там островерхие. Это связано с большим количеством осадков, которое, в свою очередь, объясняется преобладанием морского и умеренного климата. С такой крыши моментально стекает вода, а снег – и вовсе не задерживается. Однако соседство с холмами, поросшими лесом, надёжно защищает эти населённые пункты от сильного ветра, поэтому большая парусность таких крыш не имеет большого значения.

В арабских домах крыши были плоскими, потому что количество осадков в пустынной местности – минимальное. Зато сильные сухие ветры в таких краях случаются.

Там же, где свирепствуют ветры в средней полосе, можно встретить дома с совершенно другими крышами – почти плоскими или дугообразными, потому что большую роль играет как раз отсутствие парусности или хорошая обтекаемость.

И если раньше такие дома строили интуитивно, основываясь на опыте поколений, сегодня для разных регионов России созданы своды правил, в которых описаны ветровые и снеговые нагрузки на кровлю. В частности, это СП20.13330.2011, разработанный на основе СНиП 2.01.07-85* «Нагрузки и воздействия». В центральном регионе страны, к примеру, рекомендовано выбирать высоту конька так, чтобы угол наклона скатов был равен приблизительно 30–45°. Именно этот угол даст возможность рассчитать и высоту конька крыши, и длину стропил.

Обратимся к школьной геометрии. Нашу крышу надо представить в виде треугольника, собственно которым и является каждый из её фронтонов. Такой треугольник будет тупоугольным. Разделим его по оси симметрии на два прямоугольных треугольника. Мы получили два катета, один из которых (a) нам известен – это половина ширины дома. Второй катет (b), который пока не известен – это высота нашей крыши.
b = a * tg α, где:
α – угол крыши, взятый из свода правил.

Тангенс этого угла можно вычислить на инженерном калькуляторе или воспользоваться математическими таблицами. Полученный катет b – это и есть высота крыши.

Зная оба катета, мы можем вычислить величину гипотенузы. Это приблизительная длина стропил. Однако, поскольку крыша часто выходит за пределы стен дома, нависая над ними, длину стропил можно увеличить. Здесь вся зависит от архитектуры конкретной постройки.

Зная длину стропил и длину самой крыши, которая и в этом измерении тоже может выступать за края дома, нависая козырьком над фронтонами, мы уже можем рассчитывать её площадь, а следовательно – и количество кровельного материала.

Пример расчёта

Допустим, дом имеет ширину 6 м. Делим её пополам и получаем 3 м. Это наш катет a. Угол ската, рекомендованный для постройки дома в данной местности, составляет 45°.
b = 3 * tg 45° = 3 * 1

Но и без применения этой формулы можно догадаться, что при угле наклона 45° наш прямоугольный треугольник получится равносторонним. То есть даже без таблиц и калькулятора станет ясным, что высота крыши будет равна 3 м, то есть – половине ширины дома.

Конек – самый верхний элемент кровли здания, проходящий вдоль всей крыши. Это одна из важнейших деталей кровельной системы, он соединяет скаты и является опорой для стропил, от него зависит прочность крыши, герметичность и ветроустойчивость ее конструкции. Как правило, конек присутствует в конструкции двускатной крыши, но может использоваться и в других видах стропильных систем.

Конек выполняет еще одну важную функцию при строительстве здания – он принимает участие в теплоизоляции чердака или мансарды: если планируется утеплять крышу, то между теплоизолирующим слоем и кровлей необходимо оставить вентиляционные зазоры, чтобы контролировать микроклимат под крышей.

Зимой благодаря этой вентиляции под кровлей не образуется лед, а летом мансарда или чердак не перегреваются.

Как вычислить высоту конька?

Высота конька определяется углом ската крыши, поэтому для вычислений в первую очередь необходимо знать этот параметр, который зависит от нескольких факторов. Во-первых, угол ската определяет экономичность кровельной системы – чем меньше угол, тем меньше кровельного материала уйдет на покрытие крыши, а следовательно, меньше затрат во время строительства.

Во-вторых, угол выбирается в зависимости от используемого покрытия: некоторые материалы могут устанавливаться на поверхность с определенным углом. Так, мягкая черепица благодаря своей легкости может лежать под наклоном максимум до 90 градусов, а керамическая черепица выдерживает наклон не более 60 градусов.

Кроме того, желательно учитывать и внешний вид дома: размер крыши должен соответствовать размеру, то есть высоте дома – слишком высокая острая крыша на небольшом здании выглядит нелепо, но и плоские кровли тоже не всегда хорошо смотрятся.

Наиболее часто при строительстве частных домов выбирают угол ската от 35 до 45 градусов, так как более высокий угол приводит к повышенным ветровым нагрузкам, а более низкий – к сильному давлению массы снега.

Если угол ската крыши определен, то для высоты конька нужно применить знания геометрии – в таком случае этот показатель принимается за катет прямоугольного треугольника. Второй катет – это половина длины дома, а гипотенуза – размер ската. Геометрическая гласит, что в прямоугольном треугольнике длина одного катета равна длине второго, умноженной на тангенс угла у основания. Так как угол ската и длина второго катета (то есть длина дома) известны, а тангенс угла можно узнать в школьной таблице или найти в интернете, то быстрые расчеты на калькуляторе позволят вычислить высоту конька.

Например, нужно вычислить высоту конька в доме с двускатной крышей, проходящей вдоль длинной стены. Ширина другой стены равна 9 метрам, то есть один из катетов равен 4,5 метрам. Угол наклона выбран в 45 градусов. Тангенс такого угла равен единице. Таким образом, нужно умножить 4,5 на 1, в результате получается 4,5 метра – это высота конька.

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Среднегодовое количество осадков. Чем больше этот показатель, тем выше следует делать конек.
2. Ветровую нагрузку. На местности с сильными ветрами обычно строят малоэтажные постройки с покатой невысокой кровлей.
3. 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.

1. Ширину конструкции делят на 2.
2. Для определения уклона нужно выбрать угол между основанием и поверхностью кровельного ската.
3. Далее по таблице Брадиса определяют тангенс этого угла.
4. Половину значения ширины умножают на тангенс угла и получают высоту конька.

Обычно этот параметр выбирают так, чтобы наклон кровли составлял 25-45 градусов.