Как рассчитать высоту конька двухскатной крыши: особенности расчетов и проектирования

От высоты расположения конька крыши зависят эстетические показатели, архитектурная специфика и технические характеристики дома. Крайне важно при разработке проекта грамотно определить правильный размер конструкции.

Для получения идеального результата мы предлагаем вам разобраться, как рассчитать высоту конька двускатной крыши и каким методом лучше пользоваться в самостоятельных вычислениях.

Содержание

Ориентиры выбора высоты конька

Коньком называют горизонтальное ребро двускатной крыши, образованное в месте соединения вершин ее наклонных плоскостей. Высоту конька без малейших сомнений отнесем к наиболее значимым параметрам, задающим пропорции крыши.

Как занижение, так и завышение ее может привести не только к нарушению архитектурной картины, но и к проблемам в эксплуатации. Горячее желание владельца дома воплотить собственные идеи нередко идет в разрез с техническими предписаниями, ознакомление с которыми поможет избежать серьезных ошибок.

Для того чтобы процесс исследования изучаемой величины был проще и понятнее представим будущую крышу в форме равностороннего треугольника. Это самый распространенный вариант. Кроме него есть асимметричные двускатные крыши с различающимися по площади скатами.

Однако угол наклона обеих конструктивных составляющих чаще всего равен, потому высота конька вычисляется по стандартной схеме.

Равносторонний треугольник разобьем для удобства на две симметричные части. Проходящая от вершины треугольника до его основания линия – ось симметрии представленной нами фигуры, она же катет прямоугольного треугольника и высота конька.

Ориентир №1: Атмосферные явления

С климатической данностью спорить бессмысленно, необходимо подстраиваться под нее и приспосабливаться. К атмосферным явлениям, оказывающим влияние на выбор высоты конька, относятся:

• Ветровая нагрузка. В областях, погодные условия которых отличаются частыми порывистыми ветрами, принято сооружать пологие и низко-скатные кровельные конструкции с углом наклона до 10º. В регионах со слабыми и умеренными ветрами высота конька может быть любой.
• Количество осадков. Осадки – потенциальная угроза протечек, из-за которых отсыревают, а затем постепенно приходят в непригодность элементы стропильной системы и кровельного пирога. С крыш крутизной более 45º осадки удаляются гораздо быстрее, чем с пологих конструкций.
• Масса снежного покрова. В районах с обильными зимними осадками рекомендовано возведение крыш с уклоном более 45º с целью оптимизации скорости схода снежных залежей. С более низких и плоских крыш необходимо будет чаще счищать снег.

Обозначенные характеристики подскажет местная метеослужба. Можно самостоятельно найти их в сборнике с правилами и таблицами по строительной климатологии СНиП 23-01-99 или по приведенным в СП 20.13330.2011 картам районирования.

Ориентир №2: Наличие чердака

В семействе двускатных крыш есть чердачные и бесчердачные представители. В первом случае пространство чердака отделено от коробки дома потолочным перекрытием. Их также именуют «раздельными», что подтверждает архитектурную независимость помещений между кровельной конструкцией и перекрытием.

Чердачные представители бывают жилыми и нежилыми. Высоту конька жилых крыш задает удобство перемещения. Конструкции с эксплуатируемым чердаком сооружаются в основном по ломаной схеме, предполагающей строительство стропильной системы из двух ярусов.

Высота конька эксплуатируемой чердачной крыши складывается из двух величин: высоты нижней части крыши и высоты вершины крыши, водруженной на нижний ярус. Высотный размер нижнего яруса обычно принимается от 2 до 2,3 м.

Вычисляется сложением роста самого высокого из будущих владельцев и запаса в 30 – 40 см, необходимых для удобства и безопасности перемещения. Размер верхушки ломаной крыши произвольный, зависит от вкусовых предпочтений хозяев.

Высота конька нежилых чердаков определена противопожарными нормами. К тому же размер чердачного пространства не должен создавать препоны для технического обслуживания. Регламент строительных нормативов указывает что, на чердаке должен быть сквозной проход вдоль всей крыши не менее 1,6 м по высоте и 1,2 м по длине. На коротких участках сложносоставной конструкции ширину и высоту сквозного прохода можно уменьшить на 40 см в обоих направлениях.

Во втором «бесчердачном» случае пространство под крышей не отделено от коробки перекрытием. Обычно оно расположено ниже: на уровне потолочной системы предыдущего этажа. Бесчердачные крыши именуются «совмещенными», что как раз и говорит о соединение пространства под крышей с частью пространства стопы.

Яркие представители конструкций без чердака относятся к полумансардному типу. Возводят их по обычной двускатной схеме, но мауэрлат укладывается на стены высотой не менее 1,4 м. Высоту конька половинчатой мансарды отсчитывают от нижней грани мауэрлата.

Практичность сооружения полумансардной крыши в регионах с высокой ветровой нагрузкой сложно переоценить. Благодаря ее возведению, на кровлю действует минимальная боковая нагрузка, а владельцы получают удобный и весьма просторный дополнительный этаж.

Без чердака и чердачного перекрытия сооружают невысокие крыши гаражей, небольших бытовых построек, складов. Устройство перекрытия в таких ситуациях и не экономично, и неразумно с точки зрения доступа для технического обслуживания.

Ориентир №3: Тип кровельного покрытия

Мы уже представили двускатную крышу равносторонним треугольником. А высоту конька представили катетом треугольника, полученного при делении конструкции на две симметричные части. В созданной нами геометрической фигуре все компоненты взаимосвязаны, включая углы и длины сторон.

Нам как проектировщикам крыши интересен угол ее уклона, т.к. он находится в прямой зависимости от типа и технических характеристик кровельного покрытия. Он-то и поможет определить оптимальную высоту проектируемой конструкции.

Есть несколько правил подбора кровельного материала с учетом высоты конька и крутизны крыши, это:

• Чем меньше штучные элементы кровли, тем больше обязан быть угол наклона скатных плоскостей. Многочисленные стыки штучных покрытий создают предпосылки для проникновения влаги под кровлю, потому надо ускорить сход осадков.
• Чем ниже крыша, тем меньше стыков и швов должно быть на покрытии. В приоритете для обустройства — крупнолистовые и рулонные кровли.
• Чем тяжелее покрытие, тем круче следует строить крышу. Вес массивных элементов будет распределяться в проекции на единицу площади основания. В результате, чем выше конек, тем меньший груз давит на стропильную систему и перекрытие.

Правда, обустройство крутой крыши с высоким коньком обойдется дороже. На возведение конструкции с уклоном в 45º материала уйдет в 1,5 раза больше, чем на покрытие пологой крыши крутизной до 7 — 10º. А если скаты будут наклонены под углом в 60º, расходы вырастут в двукратном размере.

Обычно интервал подходящих углов наклона производителями кровельного покрытия обозначаются в инструкции. Рекомендациям изготовителей стоит следовать во имя долгосрочной службы сооружения.

Зная рекомендованный угол наклона, ширину карнизных свесов и размеры коробки дома, можно в ходе несложных геометрических построений найти высоту конька. Однако в проектировании крыш применяется не только графический метод.

Уклон скатов обозначается градусами, процентами или десятичной дробью, в числителе которой указана высота конька, в знаменателе – половина перекрываемого пролета. Все три выражения наклона взаимосвязаны, но на стройплощадке удобнее пользоваться последним вариантом.

Немного найдется желающих откладывать угол наклона ската строительным транспортиром на объекте. Тем более что процесс установки наслонных стропил, например, производится на уже установленный коньковый прогон. Т.е. знать высоту расположения конькового прогона надо загодя. Это еще одна из веских причин, стимулирующих интерес к вычислению высоты конька.

К процентному выражению уклона крыши сложилось общее отношение и в среде мастеров, и в среде домашних умельцев. Проценты только помогут запутаться. Самый приемлемый метод отображения уклона – это отношение высоты конька к половине перекрываемого пролета. На стройплощадке он используется чаще всего.

Зная высоту конька, можно не подглядывать ежеминутно в проектную документацию. Просто путем измерений определяется середина фронтонной стены. В полученной точке строго вертикально прибивается брусок или жердь. От верхней грани предварительно установленного на стену мауэрлата вверх откладывается исследуемый нами размер. На него ориентируются при строительстве стропильной системы.

Способы определения высоты конька

Для расчетов высоты конька двускатной крыши, площади плоскостей и прочих размеров проектируемой конструкции в сети есть значительное количество программ-калькуляторов. Все вычисления проводятся автоматически, радует скорость и простота процедуры. Правда, проверить итоги расчетов сложно без наглядного представления о запланированной конфигурации крыши. А при случайном введении ошибочного числа обнаружить «удивительные» размеры можно будет только на стройплощадке. Потому лучше заранее разобраться в особенностях построения и вычислений, чтобы банальная ошибка не стала причиной сверхвысоких затрат.

Самостоятельным проектировщикам потребуются воспоминания о школьном курсе тригонометрии и желание строить схемы в масштабе, пользуясь монитором или обычным бумажным листком.

Математический и графический методы

Для определения высоты конька кровельной конструкции применяются следующие методы:

• Математический. Заключается в вычислении размера по формуле расчета длины одной из сторон прямоугольного треугольника.
• Графический. Заключается в построении схемы крыши в масштабе с получением высоты конька.

Для производства математических вычислений применяется формула a= b × tgα, где а – искомая высота конька; b – половина ширины пролета; tgα – угол уклона, выбранный владельцем дома на основании технических предписаний и рекомендаций изготовителя кровельного покрытия.

Графическим способом высота конька определяется при пересечении оси симметрии крыши и линии ската, отложенной под заданным углом от крайней точки карнизного свеса. Разберем один из наглядных примеров графического построения для получения представления о процессе.

Отметим важный нюанс. Описанными способами вычисляется подъем крыши, а не полная высота конька. Реальное значение зависит от технологии крепления верха стропилин. В висячих системах высота конька остается без изменений. Аналогично в наслонных вариантах, если вершина стропилины не выступает над линией конькового прогона.

Если верха стропильных ног возвышаются над прогоном, то к подъему крыши следует прибавить 2/3 толщины доски или бруса, использованного в строительстве стропильной системы. Считается, что глубина врубки уменьшает толщину материала на треть.

Сооружаемой поверх стропилин обрешеткой и толщиной кровельного покрытия обычно в расчетах пренебрегают. Легких отклонений при строительстве крыши практически не избежать, по сути, 5-7 см кровли с обрешеткой почти не на что не влияют.

Практический пример расчета

Разберем на конкретном примере процедуру вычисления высоты конька. Так рассчитывают размеры двускатной крыши североамериканские плотники, специализирующиеся на строительстве малоэтажных каркасных домов. Принципиально процесс ничем не отличается от действий мастеров в других странах.

В примере есть чисто технологическая специфика: узел крепления нижних пяток стропильных ног к основанию крепится врубкой. Стропилины опираются на коньковую доску. Если этого не учесть при составлении схемы и выполнении расчетов, изменится уклон, что крайне нежелательно при выборе граничного значения угла наклона, рекомендованного производителем покрытия.

В основе самостоятельных построений все тот же равносторонний треугольник, разделенный на две симметричные половины. Нам известна ширина пролета коробки дома и угол наклона, т.к. он подбирается в соответствии с типом кровельного покрытия.

Алгоритм вычисления высоты конька сводится к ряду следующих действий:

• Построим масштабированную схему и нанесем на нее точные размеры обустраиваемой коробки. Самый удобный и понятный масштаб 1: 100, согласно которому 1 см отображает в масштабе 1 м. Если работать с таким уменьшением некомфортно, можно подобрать масштаб мельче или крупнее.
• Найдем середину пролета и от полученной точки вверх прочертим ось симметрии крыши.
• От угла коробки откладываем транспортиром угол уклона проектируемой крыши. Проводим согласно отмеченному углу линию уклона.
• Пересечение оси симметрии крыши и линии уклона скатов, т.е. диагонали, даст нам возможность прикинуть, на какой высоте будут располагаться доска конькового прогона.
• Очерчиваем схематически абрис конькового прогона и опорной стойки, на которую будет укладываться прогон. Их ось симметрии обязана совпадать с осью симметрии крыши. Нужно просто в обе стороны от оси отложить половину толщины коньковой доски и провести произвольные линии.
• Линия основания треугольника, диагональ и близлежащая боковая грань конькового прогона вкупе со стойкой определяют искомый треугольник, вертикальный катет которого является подъемом крыши.
• Подъем уменьшаем на 1/3 толщины доски, т.е. на глубину врубки нижнего узла стропилин.
• От полученной высоты вверх откладываем ширину коньковой доски и вычерчиваем коньковый прогон, затем коньковую стойку.
• В масштабе вычерчиваем стропильную ногу, не забыв о том, что она просядет на 1/3 ширины из-за врубки. Для упрощения работы параллельно диагонали проводим прямую линию на расстоянии 2/3 толщины стропильной доски.

Проще говоря, высотой конька является сумма подъема крыши и 2/3 толщины стропильной доски. На практике безукоризненной точности все равно не будет, но погрешность можно считать несущественной и вполне допустимой по строительным нормам возведения деревянных конструкций, прописанным в сборнике СП 64.13330.2011. В идеале должны учитываться процессы сжатия и смятия деревянных деталей системы.

Видео-пример устройства конька

Ролик ознакомит с вариантом сооружения конька двускатной крыши, аналогичной описанной в примере конструкции:

Грамотно спроектированная крыша с правильно рассчитанной высотой конька будет отлично смотреться. Ее составляющие не создадут условий для протечек и преждевременного износа конструкции. Освоить предложенные нами методы вычислений совсем несложно.