Для небольших хозяйственных строений часто используют простую односкатную кровлю. Для частного дома стоит подобрать что-то более эффективное и красивое, например, крышу с четырьмя скатами. Такой вариант используется довольно часто, особенно, если «коробка» дома имеет квадратную форму. Но такая конструкция может быть довольно сложной. А как правильно сделать расчет четырехскатной крыши? Давайте разберемся.

Расчет четырехскатной крыши — общие понятия

Прежде всего, стоит разобраться с самой конструкцией четырехскатной крыши и ее разновидностями. Общие представления можно получить уже исходя из названия. В такой кровле используют сразу четыре ската. При этом различаются следующие разновидности:

1. Шатровая. Именно такой вариант можно назвать классической четырехскатной крыши. Такая конструкция имеет треугольные скаты, сходящиеся в одной точки в верхней части крыши. Шатровая кровля применяется, в основном, при строительстве квадратных зданий.
2. Вальмовая. В этом случае две стороны имеют треугольную форму, а две другие выполнены в виде трапеции. Такая конструкция крыши встречается чаще, чем шатровая. Именно этот вариант чаще всего используют, если хотят сделать мансарду.

Каждая разновидность четырехскатной крыши имеет свои подвиды. Встречаются сложные и более простые конструкции. Но в любом случае очень важно сделать правильный расчет четырехскатной крыши, от этого будет зависеть ее долговечность и надежность.

Кровля с четырьмя скатами имеет свои преимущества. Например, под такой крышей остается много пространства, которое будет надежно защищено от атмосферных явлений и холода. В результате у вас появится свободное помещение, которое можно использовать для хранения вещей или для проживания. Кроме того, сама стропильная система довольно прочная, такая кровля способна выдержать большие нагрузки.

Если говорить о недостатках, то в первую очередь стоит упомянуть о сложности конструкции. Если сравнивать ее с односкатной или двускатной крышей, то при возведении вам необходимо иметь определенные навыки и умения. Поэтому, чаще всего, при возведении четырехскатной крыши прибегают к помощи профессионалов.

Строя дом, «коробка» которого выполнена в виде квадрата, очень часто выбирают кровлю, состоящую из четырех скатов. Но и при другой форме строения такой вариант крыши вполне приемлем. Четырехскатная кровля прочная и надежная, кроме этого, она может украсить ваш дом. Но, как и при любом строительстве, очень важно сделать правильный расчет, именно об этом и пойдет речь в следующей части.

Проводим вычисления

Перед началом любого строительства необходимо сделать проект будущего сооружения, рассчитать все параметры и количество используемых материалов. Если речь идет о крыше, то тут важны следующие характеристики:

• используемые кровельные материалы;
• уклон ската;
• параметры и проект стропильной системы.

От используемого для кровли материала будет зависеть максимальный и минимальный уклон ската. Именно с этого начинается расчет четырехскатной крыши. Например, для шифера это значение лежит в пределах от 15 до 60 градусов. Если вы будете использовать популярную сегодня металлочерепицу, то угол уклона ската может быть от 30 до 60 градусов. Для мягкой кровли этот параметр не должен превышать 15-20 градусов.

Кроме этого, при выборе уклона ската может зависеть от количества зимних осадков и архитектурных особенностей. Если снега выпадает много, то уклон делается больше. В этом случае Вам не придется проводить уборку снега с кровли.

Но стоит помнить, что чем больше угол уклона, тем выше будет кровля. Поэтому необходимо сделать правильные расчеты, чтобы и снег не скапливался, и не испортить внешний вид самого дома.

Строительство дома является очень ответственным и дорогостоящим проектом, при этом один из наиболее сложных и затратных этапов – это строительство крыши. Правильный расчет ее площади может значительно сократить расходы на её возведение. В связи с этим необходимо четко осознавать порядок и методику выполнения расчета площади кровли. Первым делом нужно определить тип крыши, для которой будет выполняться расчет. Всем кто ищет ответ на вопрос, как рассчитать четырехскатную крышу будет полезна наша статья.

На сегодня различают следующие виды кровли, которые отличаются своей конструкцией :

• односкатная;
• двухскатная;
• четырехскатная;
• полувальмовая;
• мансардного типа;
• шатровая крыша;
• 4-скатная шпилеобразная.

Независимо от типа кровли, при закупке строительных материалов правильность произведенных расчетов имеет решающее значение. Учитывая тенденцию к постоянному росту цен на все стройматериалы, точное определение площади крыши станет эффективным способом для экономии денежных средств. А сама расчетная методика не столь сложная, она требует внимательности, знания школьного курса геометрии, знания геометрических параметров здания и конька, а также правильных названий элементов конструкции кровли.

Площадь четырехскатной крыши

Самым популярным сегодня вариантом кровли является четырехскатная, которая предполагает наличие 4-х скатов, расположенных под углом к основанию. Чтобы рассчитать площадь четырехскатной крыши нам понадобится :

• рассчитать эту величину для каждого ската;
• сложить вместе полученные значения.

Очень важно проверить результаты своих расчетов несколько раз, иначе в итоге можно получить излишки или дефицит строительного материала.

В большинстве случаев все строительные и проектные компании имеют в качестве исходных данных проекцию крыши, то есть площадь основы под ней. Перед началом расчетных работ разобьем зону проекции на простые составляющие фигуры: трапеции, треугольники, прямоугольники и квадраты. Формула расчета площади каждой из этих фигур хорошо знакома каждому школьнику, поэтому потребуется немного времени, чтобы при помощи калькулятора получить результат. Взяв во внимание, что каждый элемент проекции находится под углом, следует умножить его площадь на принятый косинус угла наклона скатов. После сложения всех полученных результатов получим площадь четырехскатной крыши. Как видно из описания, посчитать эту величину не вызовет особых сложностей у людей со средним уровнем знаний школьного курса геометрии. По этой причине многие строители возлагают функции по выполнению столь ответственных задач на своих производственных работников: прорабов, работников технического надзора и других инженерно-технических работников.

Одним из важных условий является производство расчета по карнизному свесу, а не краю постройки, иначе результат будет неверным.

Площадь четырехскатной крыши рассчитывается с соблюдением следующих правил :

• необходимо учитывать площадь следующих элементов: вентиляционные каналы, дымоходы, мансарду и её окна;
• длину ската измеряют от нижней части конька до верхней части карниза;
• для парапетов, свесов и брандмауэров следует добавить 5% длины;
• для того чтобы рассчитать необходимый расход строительного материала, нужно знать тип кровельного покрытия, так как каждый из них имеет свои нормы расхода;
• при покрытии битумной черепицей или рулонными материалами длина скатов уменьшится минимум на семьдесят сантиметров.

Следует знать, что рулонные материалы наиболее экономичный вариант покрытия крыши со сложной формой. Они идеально ложатся практически на любую поверхность, их монтаж не вызывает сложностей и проходит в минимальные сроки.

Расчет кровельных материалов

Приобретение кровельных материалов сопровождается значительными финансовыми тратами, оптимизация которых сможет сэкономить огромные суммы денег. По этой причине при расчете площади 4-х скатной крыши для закупки кровельного материала, необходимо учитывать следующие особенности .

Вальмовая крыша имеет высокие эксплуатационные характеристики и сложную конструкцию, однако благодаря онлайн калькулятору произвести ее расчет сможет каждый домовладелец. Наш калькулятор достоверно рассчитает конструкцию вальмовой четырехскатной крыши. По результатам вычислений формируется 2D чертеж крыши и выполняется 3D визуализация.

Вальмовая крыша имеет четыре ската - торцовые в форме треугольников и боковые в виде трапеции. Скаты расположены под одинаковым углом к основанию. Их бока соединяются вальмами (наклонными ребрами), а верхушки – коньком. По периметру дома укладывают мауэлрат, на который опираются стропила. Вальмовая четырехскатная крыша имеет карнизный свес, в зависимости от ваших предпочтений

Достоинства и недостатки вальмовой крыши

Хоть расчет вальмовой крыши сложный, это одна из самых популярных конструкций для частного дома. Она имеет ряд преимуществ:

• Обтекаемость кровельного покрытия;
• Жесткость конструкции;
• Отсутствие фронтонов

Вальмовая крыша также имеет ряд недостатков:

• Сложность расчетов и установки крыши;
• Большой отхода материала (особенно МЧ).

Таким образом, достоинств больше, а онлайн калькулятор с чертежами крыши в деталях поможет в ее расчёте.

Специфика работы калькулятора расчета вальмовой крыши

Наш калькулятор сделает моментальный расчет стропильной системы вальмовой крыши – длину и количество стропил (в том числе диагональных), длину конька. От домовладельца требуется ввести лишь начальные параметры: длину и ширину дома, скат кровли, высоту. Хочется отметить, что ширину доски для стропил нужно выбирать исходя из нагрузок, как от ветровых и снега, так и от массы самого материала для кровли. Если вы делаете теплую крышу, то расстояние между стропил, должно соответствовать ширине утеплителя, чтоб избавиться от подрезок и не тратить материал.

Обрешётка

Доска для обрешётки обычно используется толщиной 30 мм. Ширина может быть разная, для металлочерепицы с шагом 35 см в соответствии с длиной продольной оси модуля МЧ «Монтеррей» оптимальная ширина доски - 100мм, для других типов покрытий, шаг и ширина доски может быть разной. Не забывайте, что на обрешётку для мягкой кровли, поверх будет класться ОСП или фанера сплошным ковром.

При устройстве теплой крыши необходимы:

• Утеплитель толщиной 100 мм, но лучше 150-200 мм.
• Гидроизоляция, пароизоляция;
• Контробрешетка толщиной не менее 30 мм.

Как вы уже поняли, рассчитать вальмовую крышу на онлайн калькуляторе очень легко, даже обладая совсем слабыми знаниями в строительстве. Основные конструктивные особенности вальмовой крыши схожи с геометрией школьной программы, по этому давайте считать вместе.

Возведение загородного дома - это довольно ответственный строительный проект, требующий значительных капиталовложений. Наиболее сложным этапом в строительстве дома является возведение кровельной конструкции. К примеру, точный расчет четырехскатной конструкции крыши поможет существенно уменьшить затраты на ее обустройство. Поэтому нужно знать четкий порядок выполнения необходимых расчетов для крыши.

Типы четырехскатной кровли:

• шатровая,
• вальмовая,
• полувальмовая,
• щипцовая.

Легче произвести расчет крыши со скатами правильной формы без дополнительных сложных геометрических изломов.

Но сегодня при строительстве загородных домов пользуются большой популярностью вальмовые конструкции крыш с множеством скатов разной формы. То есть, крыша дома может одновременно иметь скаты трапециевидные, прямоугольные, треугольные и других геометрических форм.

Важно! Перед тем как самостоятельно рассчитывать площадь поверхности кровли для своего загородного дома, рекомендуется полистать учебник по геометрии.

В этой статье

Правила расчета четырехскатной крыши

Основные правила, которых стоит придерживаться при выполнении расчета четырехскатной кровельной конструкции:

1. Чертеж поверхности кровли нужно разбить на более простые геометрические фигуры и сделать для каждой индивидуальный рисунок с обозначением всех размеров. Чем проще геометрические фигуры, тем легче рассчитать четырехскатную крышу.
2. Для измерения длины конкретного ската крыши дома необходимо вычислить расстояние от конька кровельной конструкции до крайней линии карниза.
3. Рассчитывается каждый отдельный скат следующим способом - перемножаются площадь фигуры, косинус его угла наклона.
4. Если скат имеет форму неправильного прямоугольника, он разделяется визуально на простые геометрические фигуры, которые рассчитываются отдельно, а их значения складываются.

Расчет покрытия

Покупка строительных материалов для крыши требует серьезных финансовых затрат, при оптимизации которых можно существенно сэкономить. Поэтому, рассчитывая площадь четырехскатной кровельной конструкции для разных покрытий, рекомендовано учитывать следующие нюансы:

1. Для шиферного покрытия. Для вычисления площади крыши под кровельное покрытие из шифера необходимо знать точные габариты самого здания, ширину свеса. При наличии данных параметров намного легче рассчитать искомую величину по такой формуле - суммируется длина здания и ширины двух карнизных свесов, далее полученное значение умножается на сумму ширин здания и двух карнизных свесов; полученное новое значение умножается на косинус угла карнизных свесов. Также, покупая шифер, нужно учитывать нахлест, с которым отдельные листы шифера укладываются друг на друга. Примерно к рассчитанному количеству шиферных листов нужно добавлять еще пять процентов.
2. Для металлочерепицы . В данном случае для проведения расчетов понадобится длина карнизных свесов всего периметра дома, длина кровельного конька вдоль всей кровли, геометрические параметры здания, длина ендов, а также всех примыканий. При покупке листов профнастила дополнительно нужно учитывать то, что 15 процентов материала идет на прирезку.
3. Для мягких рулонных кровельных покрытий . Это самый распространенный материал для покрытия четырехскатных кровельных конструкций в частном домостроении. Расчет плоскости покрытия осуществляется так же, как для шифера, плюс дополнительно учитываются затраты на покрытие кровельного конька и ендов.

Важно! Некоторые типы покрытий крыши требуют монтажа дополнительной сплошной обрешетки. Соответственно, затраты на строительный проект увеличиваются. Подобным покрытием является мягкая черепица.

Применяя несложную технологию расчетов по выше представленным формулам, можно получить максимально точные данные по количеству необходимого стройматериала, например металлопрофиля, что поможет существенно сэкономить денежные средства при его закупке.

Заключение

Проектирование конструкции дома со всеми отдельными элементами - это достаточно сложная, кропотливая работа. На данном этапе главное - не ошибиться в расчетах, поэтому рекомендуется их по несколько раз перепроверять. Облегчить эту задачу поможет наглядный чертеж конструкции в уменьшенном масштабе.

Также расчет четырехскатной конструкции крыши можно произвести при помощи оналйн-калькулятора в интернете. Данный инструмент поможет рассчитать не только требуемое количество кровельного покрытия, но и пиломатериалы для изготовления стропильной системы и обрешетки.

Строительство вальмовой конструкции крыши с четырьмя скатами считается одним из наиболее сложных вариантов возведения и обустройства из-за наличия в каркасе многочисленных достаточно непростых узлов сопряжения. До того момента, как начнется строительство стропильной системы, необходимо сделать общий расчет с чертежом, и только после этого станет ясной ситуация, насколько массивной и тяжелой получится конструкция стропил.

Из чего состоит расчет четырехскатной крыши

В любой конструкции четырехскатной кровли, от самой простой, шатровой, до сложной вальмовой крыши ломаного типа, расчет выполняется по одной и той же схеме:

• Выполняется эскизное проектирование вальмовой крыши своими руками согласно замыслу постройки и проектному заданию;
• Разрабатывается основной чертеж вальмовой крыши;
• Выполняется расчет вальмовой крыши, наиболее нагруженных частей каркаса четырехскатной вальмовой кровли;
• Уточняют размеры основных деталей стропильной системы, выполняют деталировочные чертежи отдельных узлов.

К сведению! Только после выполнения расчетов и деталировки можно составлять смету и считать стоимость постройки красивой четырехскатной вальмовой крыши.

В данном случае приведена методика ручного расчета деревянного каркаса и стропильной системы кровли. Способ и основные этапы расчета не представляют особой сложности, выполнить проектирование и разобраться в расчетах вполне по силам даже школьникам. Если человек владеет методикой расчета, то у него есть четкое понимание того, как работает стропильная, коньковая и опорная балка, где находятся наиболее слабые звенья четырехскатной крыши.

Для определения размеров можно воспользоваться любой онлайновой программой или системой автоматизированного проектирования, но иногда оценку прочности и устойчивости приходится делать, что называется, «на ходу».

Устройство вальмовой крыши

Конструктивно классическая четырехскатная вальмовая крыша состоит из двух основных скатов и двух боковых вальм. Для расчета длин и сечений бруса необходимо составить максимально точный эскиз, или лучше — . Используя схемы с различным исполнением углов наклона и высоты крыши, можно прорисовать и просчитать различные варианты компоновки кровли, и главное - определить геометрические размеры наиболее нагруженных деталей каркаса.

Основными элементами конструкции четырехскатной крыши являются:

1. Рядовые стропильные балки, формирующие два основных ската. Стропила точно такие же по форме и исполнению, как в обычной двухскатной крыше. Скаты имеют форму равнобедренной трапеции;
2. Вальмовые угловые, называемые еще накосными или диагональными стропилами, располагаются в углах каркаса крыши и формируют так называемые вальмовые скаты в виде симметричных равнобедренных треугольников;
3. Нарожные стропила, из которых формируется плоскость вальмовых скатов;
4. Вертикальные стойки, на которые опираются коньковая балка и все четыре ската.

Кроме того, в конструкции применяется большое количество вспомогательных элементов, призванных увеличить жесткость всего четырехскатного каркаса. Это всевозможные подкосы, распорки, шпренгели, устанавливаемые в качестве опорных элементов стропил, фото.

Самые длинные стропила называются угловыми, наиболее короткие - нарожными.

Расчет параметров каркаса крыши

По условиям задачи необходимо будет, пользуясь чертежами, выполнить оценочный расчет наиболее нагруженных элементов стропильной системы - вертикальной опорной стойки и стропильной балки четырехскатной вальмовой крыши. Кроме того, нужно выполнить расчет их размеров и положение линий запила под опорные поверхности на мауэрлате и коньковом прогоне.

Обычно используются схемы с одинарным коньковым прогоном, как на чертеже, но если подкрышное пространство планируют использовать в качестве чердака или мансардного помещения, в этом случае четырехскатную крышу строят по двухпрогонной схеме. Такой вариант значительно дороже, но позволяет получить более устойчивую и жесткую вальмовую конструкцию в случае постройки кровли с большой поверхностью ската.

Оба варианта четырехскатной крыши используют наслонные стропила с фиксацией стропильных балок на мауэрлате и опорой на коньковом прогоне. Расчет обоих вальмовых крыш выполняется по одной и той же методике.

Для выполнения расчета нам потребуется:

• Определить нагрузки, действующие на каркас вальмовой крыши;
• Проверить на прочность и устойчивость вертикальную опорную стойку;
• Рассчитать прогиб и прочность рядовой и диагональной стропильной балки.

Для выполнения расчета используется упрощенная схема четырехскатной вальмовой крыши, приведенная ниже.

Все элементы каркаса четырехскатной вальмовой крыши условно можно разделить на две группы — балки, в том числе и стойки. Первые работают в условиях прогиба или под действием изгибающего момента. Вторая группа силовых элементов относится к более простым случаям, они работают в условиях линейного сжатия или растяжения. В этом случае расчет несущей способности сжатой стойки определяют из условий статической устойчивости под сжимающей нагрузкой.

Методика расчета устойчивости и прочности вертикальных опор и подкосов

На первом этапе нужно определить прочность вертикальной стойки, исходя из известной величины вертикальной нагрузки. Силу давления на вертикальные стойки вычисляют, как сумму трех составляющих — массы крыши с кровельным покрытием и веса от максимального снегового покрова. Так как скаты расположены под углом, то итоговое вертикальное давление, воспринимаемое крышей, можно грубо принять, как половину веса деревянных конструкций четырехскатной конструкции и массы снега, посчитанной, исходя из площади кровельного покрытия, перемноженной на максимальный вес 1 м 2 снежного покрова кровли для данного региона.

Прочность вертикальной опоры определяют из следующего соотношения:

σ = Р/S ≤ M с , где М с - удельная прочность на сжатие конкретной породы древесины, Р — вертикальная нагрузка под действием веса четырехскатного каркаса и массы снега, в килограммах, S - суммарная площадь поперечного сечения всех вертикальных опор в данной конструкции. Полученная от деления величина не должна быть больше М с, справочного значения, которое можно взять из справочника или СНиПа №II-25-80 . Например, стойка из сухой сосны, сечением в 120 см 2 , выдерживает огромную вертикальную нагрузку почти в 16 тонн, поэтому расчет на прочность не имеет определяющего значения.

Почти всегда расчеты вертикальных стоек выполняют по запасу устойчивости или способности опоры воспринимать усилие без деформации и изгиба.

Для классификации гибкости опоры вводят понятие коэффициента гибкости λ , для куба он равен 0, для большинства реальных деревянных опор его значение может быть от 40 до 100 единиц.

Формула расчета устойчивости длинного деревянного стержня, который представляет собой опора четырехскатной крыши, выглядит так: σ = Р/ φS ≤ M с , где φ — коэффициент продольного изгиба, определяемый согласно положениям СНиПа №II-25-80 по формуле:

• Для значений λ меньше 70 единиц φ рассчитывают по формуле: φ = 1 - 0,8(λ/100) 2 ;
• При значениях λ больше 70 единиц φ получают: φ=3000/ λ 2 .

Практическое значение φ колеблется в пределах от 0,3 до 0,7.

Проще всего использовать график, позволяющий по зависимости λ - φ и соотношений длины к диаметру опоры получить точное значение φ и выполнить проверочный расчет на устойчивость.

Прочность стропильной балки

Расчет несущих вертикальных опор, как правило, является проверочным, так как в действительности запас прочности и устойчивости стоек, изготовленных из стандартного бруса 100х150 мм, для большинства вальмовых крыш всегда больше, чем требуется в реальности. Намного важнее проверить прочность стропильной диагональной балки, которые нередко ломаются под весом снега из-за недостаточного запаса жесткости.

Для проверки прочности стропильной балки на нагрузку используется стандартная формула — (Р/φS) + (M z /W z) ≤ M y , где:

• Р — суммарная нагрузка от веса конструкции вальмовой крыши, снегового покрова и вертикальной составляющей давления от потока ветра в кг;
• S - размер поперечного сечения в см 2 ;
• W z и M z - момент сопротивления и значение изгибающего момента стропильной балки соответственно;
• M y - справочная величина сопротивления конкретной породы древесины балки изгибающему усилию.

К сведению! При угле наклона менее 27 о, величиной ветровой нагрузки на каркас вальмовой четырехскатной крыши можно пренебречь, но при этом возрастает составляющая от снега и дополнительного веса обрешетки.

Все расчеты на прочность выполняются из предположения, что древесина балки, используемой для стропил вальмовой крыши, не имеет дефектов и повреждений, что на практике не всегда соответствует действительности. Кроме того, доски из разных частей ствола дерева имеют разную прочность, поэтому стропила для четырехскатной вальмовой крыши выполняют составными, в виде пакета из сбитых двух-трех досок 50х150 мм. Расчеты такого стропила по стандартной схеме.

Расчет геометрии элементов вальмовой четырехскатной крыши

Конструкцию вальмовой четырехскатной крыши можно представить в виде пространственного набора прямоугольников и трапеций.

Исходными величинами являются размеры прямоугольника мауэрлата, по которым будет выполняться расчет всех элементов каркаса четырехскатной крыши.

Первоначально нужно рассчитать высоту вертикальных опорных стоек. Для этого используется величина, равная половине длины боковой стены, за вычетом ½ толщины стенки дома S . Зная угол наклона свеса А, легко определяем высоту вертикальной опоры конькового бруса по формуле: Н к =0,5(L bc - 0,5S)*tgА .

Приняв тот факт, что L oq =L do , можем определить:

• Длину горизонтальной проекции угловой стропильной балки по формуле планиметрии L oc = 1.22*L do и, соответственно, размер самого диагонального стропило L ac, используя теорему Пифагора и катеты L oc и H k ;
• Длину конькового прогона, как продольный размер коробки здания, за вычетом удвоенной длины L do , L ak =L cm -2L do .

Кроме собственно размеров каркаса, необходимо выполнить расчет мест запила рядовой и диагональной стропильных балок.

Для этого по нижней кромке доски рядового стропило откладывают полученный расчетом размер H ad , после откладывается ширина мауэрлата под углом наклона ската и выполняется клиновидный запил, как на рисунке.

Заключение

Для грамотного оперирования требуются определенные знания в строительной механике и сопромате, особенно в вопросах прочности и устойчивости конструкций. Тем не менее для простых схем, например, для беседки или сарая, проблемы прочности не столь критичны. Достаточно знать правила геометрического расчета четырехскатной крыши вальмового типа, а для наиболее важных опорных и стропильных элементов использовать брус с увеличенным запасом прочности.