Несколько вопросов по основным расчетам фронтона
Еще на этапе проектирования своей постройки, а иногда – и при планировании работ по возведению фронтона, перед подготовкой необходимых материалов, потребуется произвести определенные геометрические расчеты, ориентируясь на исходные данные конструкции.
Расчеты эти – несложные, и включают определение высоты фронтона в точке конька, в зависимости от крутизны скатов кровли, или же, наоборот, определение угла ската, если исходным параметром будет являться высота. А при наличии линейных параметров получающего треугольника уже несложно вычислить и общую площадь фронтона.
Если крыша имеет традиционную форму равнобедренного треугольника, то расчеты могут быть произведены с использованием следующих геометрических формул:
H = ½ ×L ×tga– определение высоты фронтона по известному углу ската;
tga = 2 ×H /L– определение угла треугольника у основания (крутизны кровли).
S =H ×L / 2– вычисление площади фронтона по основанию и высоте;
Понятно, что если фронтон выполняется асимметричным, то расчеты проводятся с соответствующими поправками. Так, угол ската у каждой стороны будет свой (а1
иа2), и вместо (½ ×L)в первую формулу необходимо будет подставлять промеренное расстояние от точки вертикальной проекции конька на основание этого треугольника до угла (L1иL2). Эту величину, можно назвать, например, длиной заложения ската.
Расчеты конструкции обычно начинаются с определения высоты конька (треугольника фронтона) Н. Этот параметр чаще всего будет зависеть от того, какие функции планируется возлагать на чердак – будет ли он полноценной жилой комнатой или же останется в роли подсобного хозяйственного помещения.
Если на чердаке планируется обустроить полноценный этаж жилого дома (обитаемую всесезонную мансарду), то высота конька может варьироваться от 2700 до 3500 и более миллиметров, в зависимости от конструкции потолка.
При обустройстве хозяйственных помещений будет вполне достаточно высоты конька в 2000÷2500 мм.
При выборе высоты фронтона необходимо учитывать и то обстоятельство, что от этого параметра напрямую зависит и общий вид строения.
Так, например, если высота фронтона будет значительно превышать высоту стен дома, то станет создаваться впечатление тяжеловесности, что крыша как бы давит на нижнюю часть постройки.
Если же высота конька небольшая, то дом будет выглядеть приземистым, что нравится не всем и подходит далеко не для всех архитектурных стилей.
Поэтому оптимальным вариантом пропорций соотношения высоты фронтона и стен дома будет, наверное, примерно один к одному.
Чтобы не заставлять читателя искать табличные значения тангенсов для самостоятельных расчетов, ниже расположен калькулятор, который очень точно отражает зависимость высоты конька (фронтона) от угла наклона ската (а). Приложение дает возможность решить две задачи:
- Если заранее известен угол крутизны ската, то это прямое вычисление, то есть ответ будет – высота фронтона (в метрах).
- Если исходят от необходимой высоты, то несложно, внеся один раз в поле величины заложения ската промеренную длину, затем варьировать угол крутизны ската в соответствующем поле ввода, чтобы ответ остановился максимально близко к необходимой высоте. Градация углов на слайдере – 1 градус, а сама такая процедура подбора не займет много времени – потребуется буквально меньше минуты.
Виды стропильных систем
Далее подробно рассмотрим устройство всех видов систем.
Односкатные кровли наиболее простые, так как все их стропильные ноги расположены в одной плоскости. Соответственно, они не имеют конька. Как правило, угол наклона ската небольшой — от 5 до 15 градусов.
Односкатные кровли имеют наиболее простую конструкцию
Для обеспечения уклона чаще всего одну стену делают выше противоположной. В результате кроме самих ног каркас имеет лишь мауэрлат.
https://www.youtube.com/watch?v=17lft-kzOjk
Последний представляет собой брус, который укладывается на стены, и равномерно распределяет на них нагрузку от крыши. Мауэрлат имеют все виды скатных крыш, поэтому далее упоминать его не буду.
Если все стены строения одинаковой высоты, каркас имеет дополнительные элементы:
- Стойки. Устанавливаются на одной стене и уклон ската;
- Прогон. Балка, которая крепится к стойкам. На нее и угадываются стропила. Правда, иногда балка не используется, в результате чего под каждую ногу устанавливают свою стойку;
Односкатная кровля может быть укреплена стойками и подкосами
Если длина пролета, т.е. расстояние между несущими противоположными стенами превышает 5 метров, конструкция имеет дополнительные укрепляющие элементы:
- Промежуточные стойки. Подпирают отдельные стропила или прогоны. Могут устанавливаться как на несущие стены, так и на балки перекрытия;
- Подкосы. Представляют собой опоры, расположенные под углом. Они могут передавать нагрузку от стропил на внутренние несущие стены, балки перекрытия или наружные стены.
Щипцовые кровли содержат два ската и фронтоны на торцах
Двускатные, или щипцовые, системы помимо мауэрлата и стропильных ног содержат следующие элементы:
- Стропильные фермы. Представляют собой два соединенные в коньковом узле ответных стропила, образующих треугольник;
Каркас двускатной кровли
- Коньковый брус. Это прогон, который соединяет все фермы в коньковом узле. Зачастую на него опираются ноги. Правда, иногда двускатную конструкцию делают вообще без прогона, в результате чего фермы соединяются только обрешеткой;
Коньковый прогон соединяет все фермы
- Затяжка, ригель. Горизонтальная балка, которая соединяет две ответные ноги. Благодаря ей уменьшается распорная нагрузка на наружные стены.
Предлагаем ознакомиться Как сделать крышу односкатную своими руками
Торцы двухскатной крыши образуют фронтоны, которые обычно зашиваются досками. Как и все остальные скатные системы, каркас может иметь стойки и подкосы.
Надо сказать, что в зависимости от варианта установки укрепляющих элементов, конструкция может иметь висячие или наслонные стропила. Последние подразумевают установку подкосов и опор на несущие внутренние элементы здания, т.е. стены или колонны.
Схема устройства висячих систем
Висячими стропилами называются ноги, которые опираются только на наружные стены. Правда, иногда они тоже укрепляются опорами и подкосами, но последние устанавливаются либо на затяжки, либо на балки перекрытия, которые также висят в воздухе.
Вальмовые кровли состоят из трапециевидных и треугольных скатов
Четырехскатные кровли бывают нескольких типов. Наиболее сложными являются вальмовые, которые представляют собой комбинацию щипцовой и шатровой крыши. Их стропильная система состоит из следующих элементов:
- Ферм. Устроена абсолютно так же, как и фермы щипцовых крыш;
Схема устройства вальмовой кровли
- Накосные (коньковые) стропила. Это угловые ноги, которые относятся как к боковым скатам, так и торцевым, т.е. вальмам;
- Нарожники. Представляют собой промежуточные ноги, которые устанавливаются на мауэрлат и опираются на накосные стропила;
- Центральные ноги. Стропила, которые располагаются по центру треугольных скатов. В отличие от нарожников, они опираются на торец конькового прогона.
Зачастую каркасы делают полувальмовыми. От вальмовых они отличаются наличием небольших фронтонов у конька, которые обычно занимают третью или даже четвертую часть вальмы.
Схема устройства полувальмовой кровли
Для обустройства таких фронтонов, между стропилами крайних ферм устанавливаются усиленные ригели, или опорные доски, на которые опираются нарожники. При этом пространство от ригеля до конька зашивается досками.
Что касается шатровых крыш, то они состоят исключительно из треугольных скатов, поэтому не имеют ферм и горизонтального конька. Их каркас содержит лишь накосные ноги и нарожники.
Г-образная конструкция
Многоскатные крыши представляют собой комбинацию вышеописанных конструкций в виде их пересечения, т.е. как будто разные кровли взяли и состыковали друг с другом. В зависимости от варианта пересечения, они бывают следующих видов:
- Г-образные.
- Т-образные;
- Крестообразные или четырехщипцовые (многощипцовые).
Т-образная система
Также существуют и другие варианты, но все они устроены одинаково. Самое сложное при строительстве многоскатных конструкций – это правильно выполнить соединение двух крыш.
Наружный угол, если, к примеру, речь о Г-образном сооружении, обустраивается так же как стык бокового ската и вальмы у вальмовых крыш, т.е. устанавливается накосное стропило, на которое опираются нарожники.
Внутренний угол, или ендова, имеет более сложную конструкцию. Состыковка осуществляется с использованием накосных стропил ендовы. Они в нижней части опираются на мауэрлат, а сверху на участок стыка двух коньков.
На стыке двух крыш устанавливают накосные стропила ендовы
Накосные стропила ендовы делаются более мощными, чем боковые ноги и нарожники, так как на них осуществляется установка нарожников основной и примыкающей систем. Конструкция симметричной многощипцовой крыши, т.е. состоящей из четырех щипцов, в основе содержит четыре диагональные стропила, как и конструкция «шатра».
Предлагаем ознакомиться Обход трубы на крыше из металлочерепицы
Через коньковый узел, образованный этими ногами, проходят два коньковых прогона, пересекающие друг друга под прямым углом. Все остальные ноги, за исключением крайних ферм, являются нарожниками.
Схема каркаса многощипцовой кровли
Вот и все конструкции, о которых я хотел рассказать. Что касается их расчетов, то они выполняются для всех скатных конструкций одинаково. Подробно изучить эту тему вы можете из других статей на нашем портале.
