Кроквяна система шатрового даху

13

Звичайна двосхилий дах деяким господарям заміського житла здається надто банальним і нецікавим, і вони починають пошуки більш оригінальних варіантів. До числа таких можна віднести шатровий конструкцію, надзвичайно цікаво вишукану зовні, ніби сошедшую з ілюстрацій до підручника з історії або до книги дитячих казок.

Кроквяна система шатрового даху

Незважаючи на уявну простоту, кроквяна система шатрового даху є однією з найбільш складною в зведенні. Братися за будівництво такої споруди самостійно, не маючи досвіду подібних робіт – буде дуже ризиковано. Однак для тих, хто бажає зупинити свій вибір саме на такій конструкції, буде корисно отримати інформацію по будові системи, основним її складових, проведення базових розрахунків. Саме в такому контексті і буде побудована справжня публікація. Сподіваємося, вона допоможе розібратися в нюансах шатрової кроквяної системи, реально оцінити її складність і можливість проведення самостійного монтажу.

Зміст статті

  • 1 Що з себе представляє шатровий кроквяна система?
  • 2 Основні елементи шатрової кроквяної системи
  • 3 Проведення розрахунків основних кроквяної системи шатрового даху
    • 3.1 Висота «піраміди», кут ухилу скатів і плановане покрівельне покриття шатрового даху
      • 3.1.1 Калькулятор взаємозв’язку висоти вершини шатрового даху і кута крутизни покрівлі
    • 3.2 Довжина центральних і накосных кроквяних ніг
      • 3.2.1 Калькулятор розрахунку довжини центральних і накосных крокв шатрового даху
      • 3.2.2 Калькулятор визначення подовження крокв (робочої довжини кобилок) для формування карнизного звису покрівлі
    • 3.3 Навантаження, що випадає на конструкцію даху, матеріал для виготовлення кроквяних ніг і крок їх встановлення
      • 3.3.1 Калькулятор для визначення розподіленого навантаження на крокви
    • 3.4 Довжина нарожников
      • 3.4.1 Калькулятор для розрахунку довжини вкорочених крокв (нарожников)
    • 3.5 Загальна площа покрівлі
      • 3.5.1 Калькулятор розрахунку площі шатрового даху
  • 4 Відео: основні елементи шатрової кроквяної системи – на макеті

Що з себе являє шатровий кроквяна система?

По суті, шатровий дах геометрично являє собою «класичну» піраміду, тобто фігуру з гратки в підставі і гранями, які є равнобедренными трикутниками, що сходяться в єдиній вершині.

У приватному будівництві найчастіше застосовується піраміда з підставою у вигляді чотирикутника, хоча для прибудов (башточки, еркери і т. п.) або легких садових будівель (альтанок) практикується зведення більш складних конструкцій, у яких в основі може лежати і правильний шести — або восьмикутник (іноді навіть і більше).

Кроквяна система шатрового даху

Шатровий дах не завжди прямокутна в плані, вона може спиратися на шість, вісім і навіть більше кутів

В даній публікації акцент буде зроблено все ж на чотирьохскатні шатровий дах. Тут теж можливі варіації. «Класикою» вважається пірамідальна конструкція, яка спирається на основу-квадрат, з вершиною, знаходиться на перпендикулярі, що проходить через точку перетину діагоналей підстави. В цьому випадку всі чотири скати будуть представляти собою абсолютно трикутники конгруентні, розташовані під однаковим кутом нахилу.

Кроквяна система шатрового даху

Піраміда з квадратом в підставі.

На малюнку-схемі зображено піраміда з квадратом в підставі – саме її й розглядатимемо надалі. До цього кресленням доведеться не раз повертатися по ходу викладу.

Цілком можливо використовувати шатровий схему і на прямокутному будівлі, у якого довжина перевищує ширину. Проте, на практиці таке застосовується нечасто – зважаючи непотрібного ускладнення і розрахунків, та монтажу. При подібному варіанті скати, що спираються на більш коротку стіну, стають довшими і мають менший кут нахилу до горизонту, то є і зовнішні навантаження для них вже доводиться розраховувати індивідуально. Для прямокутних підстав куди більше підійде вальмовий дах – вона багато в чому схожа з шатровим, але краще адаптована саме до таких умов.

Кроквяна система шатрового даху

Для прямокутного будівлі краще підійде вальмовий кроквяна система, яка схожа шатрової, але все ж має коньковий горизонтальний прогін

Шатровий форма даху дає чимало значущих переваг:

Кроквяна система шатрового даху

Шатровий дах – це не тільки зовнішня оригінальність будівлі, але і маса інших важливих переваг

  • Будинок з такою дахом дуже виграшно виділяється на тлі стандартних двосхилих дахів, володіючи своєрідною привабливістю.
  • За своїми аеродинамічними якостями, тобто здатності протистояти вітрової навантаженні, особливо при шквалистих або навіть ураганних поривів, вона серед скатних дахів, мабуть, не має рівних. Причому зведена до мінімуму підйомна складова вітрового навантаження – зусилля, що намагається зірвати покрівлю вгору.
  • Унікальна пірамідальна форма сприяє рівномірному розподілу всіх зовнішніх і внутрішніх навантажень на систему даху і будівлі в цілому.
  • При правильному утепленні схилів покрівлі, такий дах – оптимальне рішення з точки зору енергозбереження.
  • При оптимальному виборі крутизни скатів покрівлі не буде особливих проблем зі сніговими наносами.
Кроквяна система шатрового даху

Бажання поєднати шатровий систему і мансарду – здійснимо, але серйозно ускладнює всю конструкцію даху.

Недоліком, крім певної складності конструкції, можна назвати те, що чотири однакових ската серйозно «з’їдають» обсяг горищного приміщення, що ускладнює організацію в ньому «жилої площі. Щоб створити житлову мансарду, доводиться різко збільшувати крутизну покрівлі і вдаватися до «врізки» додаткових вікон та надбудов. Зрозуміло, що самостійно братися за розрахунок і зведення такої складної конструкції – просто безглуздо, так як тут потрібне високопрофесійне архітектурне проектування та монтаж.

Основні елементи шатрової кроквяної системи

Розглянемо базову будова кроквяної системи шатрового даху. Для цього спочатку візьмемо абсолютно абстрактний будинок, стіни якого утворюють квадрат, і спробуємо приміряти до нього таку покрівлю.

Кроквяна система шатрового даху

Так буде виглядати «класична» шатровий дах на абстрактно взятому будинку зі стінами у формі квадрата

В контексті даної статті нас не особливо цікавить покрівля та стіни. Приховаємо їх з виду, щоб залишитися «один на один» вже з, власне, самою конструкцією кроквяної системи. Ну а потім розглянемо її по деталям.

Кроквяна система шатрового даху

Базовий пристрій і основні елементи кроквяної системи шатрового даху

Стіни приховані з виду, але залишено мауерлат (поз. 1). Це – потужний брус, який поясом закріплений за верхнього торця стін – саме на нього будуть упиратися всі крокви. На відміну, наприклад, від двосхилого даху, мауерлат в нашому випадку повинен являти собою обов’язково замкнуту раму, жорстко пов’язану – від цього безпосередньо залежить міцність і стабільність всієї кроквяної конструкції.

Від кутів мауерлата вгору до центру, до коньковому вузла (поз. 3), сходяться ребра піраміди – їх роль виконують накосние крокви (поз. 2). Це – найдовші і найбільш навантажені з усіх інших кроквяних ніг і зазвичай для їх виготовлення застосовується найбільш потужний пиломатеріал — про це буде розказано нижче. На кресленні піраміди вони відповідають відрізкам [КА], [КВ], [КС] і [КD]. Довжина наслонного крокви на тій же схемі позначена Lн.

Від центру кожної сторони до того ж коньковому сайту проходять центральні крокви (поз. 4). Вони визначають висоту рівнобедреного трикутника кожного ската. На кресленні – це, наприклад, відрізок [КЕ] (довжина крокви – Lц). У геометрії для позначення цього елемента піраміди имеешься окреме найменування – апофема.

Нарешті, від кожної похилої кроквяної ноги в обидві сторони до мауерлату відходять укорочені крокви або нарожники (поз. 5), встановлені з певним кроком. Їх кількість буде залежати від загальних розмірів всієї системи.

До речі, нерідко для того, щоб не «перевантажувати» сполуками коньковий вузол, відмовляються від встановлення центральних крокв, і монтують тільки нарожники, розташовуючи їх симетрично апофеме.

На даній схемі показаний варіант, у якому всі без винятку крокви, починаючи від накосных і закінчуючи самим коротким нарожником, виконані з виступом за межі мауерлата – для створення необхідного карнизного звису. Але в подальшому всі розрахунки будуть проводитися для «чистої» довжини – від конькового узда до мауерлата, а величина подовження буде вираховувати окремо, в залежності від планованої ширини звису кута крутизни схилу.

Кроквяна система шатрового даху

Принципова різниця у формуванні карнизного звису: зліва – крокви самі виступають за межі стіни, праворуч – вони нарощуються кобылками

Дуже часто так і роблять – потужний кроквяний брус закінчується на мауерлаті, а карнизний світло забезпечується нарощуванням довжини за рахунок спеціальних деталей – кобилок з більш тонких дощок. Це дозволяє досягти чималої економії на пиломатеріалах.

На схемі була наведена одна з найпростіших схем, коли накосние крокви виконані з висячої схемою, і повністю збалансовані. Скажемо чесно – таке дуже рідко зустрічається в реальності. На практиці доводиться вдаватися до встановлення додаткових, підсилюючих елементів, які забезпечують міцність і стабільність конструкції кроквяної системи.

По-перше, крокви можуть бути встановлені за наслонной системі, тобто з опорою на центральну стійку. Стійка ж може впиратися на капітальну внутрішню стіну (якщо є така можливість), або на покладений по центру лежень – потужний брус, спирається на протилежні зовнішні стіни будівлі.

Кроквяна система шатрового даху

Варіант кріплення наслонних накосных крокв на центральній стійці (бабки)

1 – накосние крокви;

2 – центральна стійка (бабка);

3 – затяжки (ригелі).

До речі, при спорудженні легких будівель, наприклад, альтанок, іноді центральна стійка розташовується по всій висоті, від фундаменту (підлоги) і до конькового вузла, і служить своєрідним предметом «інтер’єру».

Ще один варіант – підставою для стійки є горизонтальні затяжки (ригелі) з’єднують протилежні крокви. Ці затягування можуть розташовуватися внизу, ближче до мауерлату, або приблизно посередині висоти «піраміди». Іноді такі ригелі служать підставою для підшивки даху горищного приміщення.

Кроквяна система шатрового даху

Центральна стійка спирається на перетин затяжок

На малюнку показаний приклад, коли накосние кроквяні ноги (поз. 1) по діагоналі пов’язані затяжками (поз. 5). На перетині затяжок змонтована центральна опора (поз. 4). Всі крокви, у тому числі і центральні (поз. 2) з’єднані на опорі (бабки), утворюючи тим самим коньковий вузол (поз. 3).

Часто центральна стійка взагалі не використовується. На дахах невеликого розміру жорсткість конструкції забезпечується просто надійним кріпленням центральних і накосных крокв на мауерлаті і в коньковом сайті. В конику крокви підганяються один до одного запилами під певним кутом, а потім це з’єднання посилюється металевими накладами. Ще один варіант – використовується центральний елемент-вставка, до якого кріпляться кроквяні ноги.

Кроквяна система шатрового даху

По осі конькового сайту розміщена вставка, на якій закріплені всі кроквяні ноги.

Але при великих довжинах кроквяних нога іноді – і нарожников, вони все одно вимагають посилення. Для цього можуть застосовуватися додаткові елементи системи.

Кроквяна система шатрового даху

Варіант посилення конструкції шатрового даху

На даній ілюстрації представлений один з варіантів. По центру квадрата, утвореного мауерлатів (поз. 1) врізаний лежень (поз. 2). Як і в звичайній схемі – встановлені накосние (поз. 3) і центральні (поз. 4) крокви і нарожники (поз. 5).

Знизу накосных кроквяних ніг укріплені черепні бруски (поз. 6) служать для більш надійної опори для встановлених нарожников.

Центральні ноги, і нарожники пов’язані з протилежними, розташованими симетрично їм деталями з допомогою стяжок (поз. 7). Стягування нижнього ряду, для виключення прогину по центру, спираються на лежень, а самі одночасно служать опорою для верхнього ряду, перпендикулярного їм.

Від стяжок до кожної центральної кроквяної ноги і до нарожникам йдуть вертикальні стійки (поз. 8).

Замість вертикальних стійок (або разом з ними) можуть застосовуватися підкоси – опорні елементи, розташовані під кутом до горизонту. Це буває зручно, коли основне навантаження необхідно перекласти на якусь одну центральну точку (наприклад, лежень або капітальну перемичку всередині будівлі), а не розподіляти її по затягуванні. Підкоси зазвичай розташовують під кутом в 45÷60°. Застосування вони знаходять, якщо довжина кроквяних ніг перевищує 4,5 метра. Такі додаткові точки опори дозволяють знизити переріз пиломатеріалу, що йде на виготовлення крокв, тобто і полегшити і здешевити всю конструкцію системи.

Кроквяна система шатрового даху

Вузли з’єднання лежня і підкосів

На ілюстрації показано два варіанти. Зліва – комбінований, в якому до лежню (поз. 1) закріплені і стійка (поз. 2), і підкоси (поз. 3). На правому малюнку – обійшлися без стійки, і в лежень впираються лише два підкоси, йдуть вгору, до симетричним кроквяних ніг.

На схемі також показано з’єднувальні деталі – металеві нагелі (поз. 4) і сталеві скоби (поз. 5).

Як вже говорилося, найдовшими і зазнають найбільш зосереджені навантаження є накосние (діагональні) кроквяні ноги. Мало того, що зазвичай вони товщі інших – нерідко їх додатково доводиться підпирати, щоб не допустити прогину або кручення. Для цього можуть застосовуватися такі ж підкоси, відходять від центрального лежня, або спеціальний вузол системи, званий шпренгельной опорою.

Кроквяна система шатрового даху

Зв’язали опора накосного крокви

Цей сайт являє собою шпренгельную балку (поз. 9) яка врізається на розі в мауерлат, і від якого вертикально вгору йде стійка (поз. 10), подпирающая похилу кроквяну ногу. Іноді, на дахах великого розміру, доводиться встановлювати на просто шпренгель, а шпренгельную ферму, тобто посилювати вертикальну стійку підкосами.

Кроквяна система шатрового даху

Звичайний шпренгельный вузол (ліворуч) і посилена зв’язали ферма (праворуч)

Існують і інші варіанти монтажу і посилення кроквяної системи шатрового даху – багато майстри використовують власні, напрацьовані і перевірені роками методики. Але базовий принцип все одно зберігається таким, як було показано вище.

Тепер необхідно розглянути блок питань, пов’язаних з лінійними розмірами основних деталей конструкції, з необхідним для їх виготовлення перерізом пиломатеріалів, з іншими геометричними параметрами створюваної системи. Одним словом, необхідно зануритися в розрахунки.

Проведення розрахунків основних кроквяної системи шатрового даху

Проведення пропонованих розрахунків допоможе господарям заздалегідь визначитися з основними характеристиками майбутньої даху і необхідною кількістю матеріалів. Розрахунки повинні проводитися в певній послідовності, так як більшість параметрів тісно взаємопов’язані, і, можна сказати, випливають один з іншого.

Висота «піраміди», кут ухилу скатів і плановане покрівельне покриття шатрового даху

Ця група параметрів виділена на перше місце. Пепечисленные характеристики тісно пов’язані між собою і будуть визначальними для інших розрахунків.

Чому необхідно заздалегідь знати крутизну скатів? Та хоча б тому, що кожен господар заздалегідь бачить дах свого майбутнього будинку, «одягненого» в те чи інше покрівельне покриття, яке йому до душі. А при виборі покриттів, хочеш – не хочеш, а доводиться дотримуватися певних вимог – у кожного матеріалу є свої гранично допустимі рамки щодо мінімального ухилу.

Те, що ухил залежить від висоти вершини «шатра» (і навпаки), напевно, пояснювати не доводиться — з ростом одного параметра зростає і другий. Але тільки залежність тут – не лінійна, а тангенціальна. Звернемося до схеми креслення «піраміди».

Висота конькового сайту позначена Н – це відрізок [KF]. Сама ця вершина в горизонтальній проекції лежить точно посередині кожної зі сторін квадрата, що утворює основу. Виходить прямокутний трикутник КFE, катет [FE] якого відомий – це половина ширини (довжини) будівлі [АВ]. Кут ската покрівлі – α. Нескладно визначити і висоту:

Н = 0.5 × [АВ] × tgα

Це обчислення простіше буде зробити за допомогою вбудованого калькулятора:

Калькулятор взаємозв’язку висоти вершини шатрового даху і кута крутизни покрівлі

Вкажіть запитувані значення і натисніть кнопку «Розрахувати висоту вершини шатрового даху Н»
Довжина (ширина) будинку, метрів
Планований кут нахилу ската покрівлі α (градусів)

Калькулятор дозволяє вирішувати як «пряму, так і зворотну задачі. Наприклад, якщо спочатку планується певна висота конькового вузла (наприклад, для облаштування того чи іншого горищного приміщення), то, послідовно змінюючи кут нахилу, можна знайти оптимальний саме для заданого значення висоти.

Ну а коли відомі обидва значення, вже ніщо не поміщає визначитися і з покрівельним покриттям. У таблиці нижче приведені мінімальні значення кутів крутизни для покрівель різних типів. Враховуючи, що в деяких джерелах крутизна схилу вимірюється не в градусах, а в процентах або в пропорціях (відношення підстави трикутника до висоті), ці показники вказані теж.

Мінімальна крутизна схилу покрівлі Тип покрівельного покриття
градуси пропорційне
співвідношення
відсотки
1:6,6 15% Рулонні покрівельні бітумні покриття, наклеєні на мастику гарячим способом –не менше двох шарів.
Окремі типи профнастилу – відповідно з рекомендаціями виробника матеріалу.
10° 1:6 17% Шифер азбестоцементний хвильовий, посиленого профілю.
Єврошифер – ондулін, при суцільній решетування.
11 ÷ 12° 1:5 20% Черепиця бітумна м’яка.
14° 1:4 25% Шифер азбестоцементний плоский, посиленого профілю.
Всі типи профнастилу або металочерепиці, без обмежень.
16° 1:3,5 29% Покрівля металева листова, з фальцевим з’єднанням
18÷19° 1:3 33% Всі типи хвильового азбестоцементного шиферу, без обмежень
26÷27° 1:2 50% Штучне покрівельне покриття – керамічна, цементна, полимербетонная черепиця, сланцеві плитки
39° 1:1,25 80% Натуральні покриття – тріска, дранка, гонт, очеретяні дахи.

Є нюанс – важливий при виборі покрівельного покриття. Справа в тому, що трикутна форма схилів більше схильна або штучним, або до м’яких рулонних матеріалів. Справа не в експлуатаційних якостях, а банально – в економії придбаного покриття. При розкрої листових матеріалів (профнастилу, шиферу, ондуліну, металочерепиці) занадто багато надлишків піде в заріз (відходи). Втім, це справа господарів – вартість листових матеріалів часто буває значно нижче, і цим їх застосування все ж може бути повністю виправдане.

Довжина центральних і накосных кроквяних ніг

Якщо визначена висота вершини, тобто конькового вузла, то вже не складе особливих труднощів знайти «робочу довжину» кроквяних ніг, тобто від вершини до з’єднання з мауерлатів

Для початку – центральні кроквяні ноги.

Кроквяна система шатрового даху

Спочатку визначимо необхідну довжину центральних кроквяних ніг

Вже згадувалося, що центральні ноги іноді не використовуються – замість них з невеликим розгоном від середини симетрично встановлюється пара вкорочених крокв-нарожников. Тим не менш, навіть в цьому випадку отримана в результаті розрахунків величина нам стане в нагоді і для визначення довжини цих самих нарожников, і для обчислення загальної площі покрівлі.

Знову увагу на схему, наведену на початку публікації. Центральне кроква, по суті, геометрично являє собою висоту трикутного схилу (апофему піраміди), а також є гіпотенузою [КЕ] прямокутного трикутника КFE. Катети нам відомі – це половина ширини (довжини) будівлі [AB]і вже розрахована висота Н. Нічого не заважає застосувати теорему Піфагора

Lц = [КЕ] = √([AB/2]2 + H2)

Щоб не повторюватися згодом, можна одразу вивести формулу для визначення довжини накосного крокви КВ.

Кроквяна система шатрового даху

За тим же принципом розрахуємо і довжину накосных крокв

Тут також підійде теорема Піфагора. Одним з катетів трикутника є та сама висота Н, а другим – гіпотенуза [FB] іншого рівностороннього прямокутного трикутника зі сторонами, рівними половині довжини будівлі (діагональ квадрата зі стороною [EB]).

[FB]2 = [AB/2]2 + [AB/2]2 = 2×[AB/2]2

Отже, довжина накосного крокви дорівнює:

Lн = [FB] = √(2×[AB/2]2 + H2)

Швидко і точно розрахувати обидва цих параметра допоможе розташований нижче калькулятор:

Калькулятор розрахунку довжини центральних і накосных крокв шатрового даху

Введіть потрібні значення і натисніть кнопку «Розрахувати довжину кроквяної ноги»
висота конькового вузла Н, метрів
довжина (ширина) будинку, метрів
для будь крокви провести розрахунок?
Кроквяна система шатрового даху

— центральне кроква

Кроквяна система шатрового даху

— накосное кроква

Розрахунок зроблений, але він враховує лише «робочу» довжину кроквяних ніг. Якщо крокви будуть задіяні ще й для формування карнизного звису, то їм необхідно подовження на певну величину ΔL. І вона, знову ж таки, буде відрізнятися для крокв, що йдуть уздовж ската (центральних ніг і нарожников – для них вона однакова), і для діагональних, накосных.

Якщо ж формувати карнизний звис передбачається шляхом встановлення кобилок, то розрахунок буде потрібно для визначення їх «робочого» довжини.

Кроквяна система шатрового даху

Схема визначення подовження крокви (або довжини кобилки) для формування карнизного звису

Формула нескладна – нам відома планована ширина карнизного звису G і кут нахилу ската α. Подовження буде дорівнює:

ΔL = G / cos α

Це подовження буде єдиним для всіх центральних крокв і для всіх нарожников. Для діагональних (накосных) крокв воно дещо більше – але все це враховано в розташованому нижче калькуляторі:

Калькулятор визначення подовження крокв (робочої довжини кобилок) для формування карнизного звису покрівлі

Вкажіть необхідні дані і натисніть «Розрахувати подовження крокви (робочу довжину кобилки)»
Планована ширина карнизного звису G, метрів
Кут ухилу ската α, градусів
Для стопильной ноги розраховуємо?
Кроквяна система шатрового даху

— центральне кроква або нарожники

Кроквяна система шатрового даху

— накосное кроква

Загальну довжину заготовок, які підуть на виготовлення кроквяних ніг (у разі, якщо вони формують карнизний звис), нескладно обчислити простим підсумовуванням L + ΔL.

Навантаження, що випадає на конструкцію даху, матеріал для виготовлення кроквяних ніг і крок їх встановлення

З довжиною центральних і накосных кроквяних ніг визначилися. Тепер необхідно розібратися, якого перетину повинен бути пиломатеріал, що йде на їх виготовлення. Цей параметр безпосередньо залежатиме від навантажень, що впадають на кроквяну систему.

Навантаження можна розділити на кілька категорій:

  • Статичні постійні навантаження, обумовлені масою самої кроквяної системи, решетування, покрівельного матеріалу, утеплювача, внутрішньої підшивки скатів.
  • Тимчасові навантаження, найбільш вираженими з яких є снігове (маса ймовірних у даній місцевості сніжних наносів) і вітрова, також з урахуванням кліматичних умов регіону та особливостей розташування самої будови.
  • Тимчасові динамічні навантаження форс-мажорного характеру, на випадок стихійних лих, ураганних вітрів, аномальних снігопадів або злив, сейсмічних поштовхів та інших явищ. Передбачити все це – неможливо, тому конструкція просто повинна володіти достатнім резервом міцності.
  • Крім того, необхідно враховувати можливу необхідність перебування на даху людини – для проведення будівельних або ремонтних робіт, для очищення снігу і т. п.

Крокви для того і потрібні, щоб випадає на дах навантаження максимально рівномірно розподілялася по них. Зрозуміло, чим частіше вони встановлені, тим менша частка навантаження припаде на кожний погонний метр.

Враховуючи цю обставину, можна розрахувати перетин матеріалу, якого буде, з необхідним резервом міцності, достатньо для того, щоб несучі елементи конструкції системи витримали всі можливі випробування.

Розтин буде залежати ще від однієї обставини – довжини прольоту. Якщо говорити простіше – то це відстань між двома точками опори несучого елемента. Так, кроква може впиратися тільки в коньковий вузол і мауерлат, тобто це буде максимальний проліт, або ж мати додаткове посилення у вигляді бабок (стійок) або підкосів – про це не дарма говорилося вище.

Якщо розрахувати розподілене навантаження на погонний метр крокви, і знати відстань між планованими точками опори (довжина прольоту), то нескладно визначити необхідну перетин бруса (дошки, колоди) яка буде достатньою для такої системи. Для цього можна скористатися наступною таблицею:

Розрахункова величина розподіленого навантаження на один погонний метр кроквяної ноги, кг/м Оптимальне перетин бруса, дошки або колоди для виготовлення кроквяних ніг
75 100 125 150 175 Дошка або брус Колода
— товщина дошки або бруса, мм діаметр, мм
40 50 60 70 80 90 100
Довжина прольоту крокв між точками опори, м — висота дошки або бруса, мм
4.5 4 3.5 3 2.5 180 170 160 150 140 130 120 120
5 4.5 4 3.5 3 200 190 180 170 160 150 140 140
5.5 5 4.5 4 3.5 210 200 190 180 170 160 160
6 5.5 5 4.5 4 220 210 200 190 180 180
6.5 6 5.5 5 4.5 230 220 210 200 200
6.5 6 5.5 5 240 230 220 220

Пояснення по користуванню таблицею:

Наприклад, розрахунки показують, що на погонний метр кроквяної ноги доведеться 150 кг навантаження, а саме кроква буде мати вільний проліт на самому довгому своєму ділянці (наприклад, між мауерлатів і підкосом) – 4.5 метра. За цими даними заходимо в ліву частину таблиці і знаходимо клітинку перетину цих параметрів. З рядка, але вже в правій частині таблиці, можна виписати всі допустимі значення перерізу бруса (або діаметра колоди), які будуть відповідати вимогам забезпечення необхідної міцності. В даному прикладі це дошки або брус 60×220, 70×210, 80×200, 90×190, 100×180 або ж кругляк діаметром 180 мм.

Тепер залишилося з’ясувати, як же визначити розподілене навантаження. Сама процедура розрахунків – досить складна, і навряд чи є сенс приводити громіздкі формули, які можуть лише відлякати деяких читачів. Замість цього, буде запропоновано більш зручний алгоритм, зав’язаний на калькулятор, в якому вже враховані всі основні співвідношення та залежності, і необхідно лише правильно ввести запитувані значення.

Калькулятор для визначення розподіленого навантаження на крокви

Отже, для розрахунку калькулятор запросить наступні дані:

  • Крутизна схилу покрівлі – від цього безпосередньо залежить рівень вітрових і снігових навантажень. Очевидно, що се крутіше схил, тим менше значення матиме снігове навантаження, а тим більше «парусність», тобто вітрове вплив. Значення кута схилу покрівлі нам вже відомо.
  • Тип планованого покрівельного покриття. Різні матеріали серйозно відрізняються і власною масою і ступенем розрідженості решетування під них.
  • Наступний пункт необхідний для обліку снігового навантаження. Територія країни розділена на зони за ймовірнісним обсягами випадає снігу, за даними багаторічних метеорологічних спостережень. Значення запрограмовані в калькулятор, а користувачеві залишається лише визначити номер своєї зони по прикладеній карті-схемі:
Кроквяна система шатрового даху

Розподіл території РФ на зони за рівнем снігового навантаження

  • Далі – вітрова навантаження. Для початку слід за подібною методикою визначити номер зони для свого регіону, по карті-схемі, розташованій нижче:
Кроквяна система шатрового даху

Розподіл території РФ на зони за рівнем вітрового впливу.

  • Для обліку вітрового впливу тільки номери зони за географічною ознакою – недостатньо. Необхідно правильно віднести свою будову і до відповідної зоні, яка залежить від особливостей конкретної ділянки будівництва.

У самому калькуляторі будуть дані цілком вичерпні ознаки цього зонування («А», «Б» або «В»), але необхідно брати до уваги ще один нюанс. Справа в тому, що зазначені перешкоди для вітру можуть братися до уваги, якщо вони розташовані в межах кола з радіусом, рівним 30×h, де h – це запланована висота споруджуваного будинку в конику (вершині шатра»). Наприклад, для будинку висотою 6 метрів приймаються до уваги ті природні або штучні перешкоди для вітру, які знаходяться на відстані не більше 180 метрів.

  • Нарешті, і сама вже згадана висота будівлі h – також є вихідною величиною, необхідної для розрахунку вітрового впливу.
  • Останнім пунктом буде прийменниково внести планований крок встановлення крокв на схилі. Зрозуміло, що чим частіше вони встановлюються, тим менше буде значення розподіленого навантаження, але «захоплюватися», напевно, теж не слід, так як занадто малий крок призведе до ускладнення і обважнення самої системи. Отже, варіюючи значення кроку установки, користувач може спробувати вибрати оптимальний варіант, а потім по таблиці визначити необхідну перетин пиломатеріалів для цього випадку. Кілька варіантів дадуть розгорнуту картину, і можна буде приймати те або інше рішення.

Ось тепер можна перейти безпосередньо до розрахунків:

Вкажіть необхідні дані і натисніть «Розрахувати розподілене навантаження на крокви»
Кут ската покрівлі, градусів
Вкажіть вибраний тип покрівельного покриття
Азбесто-цементні шифер звичайного профілю
Азбесто-цементні шифер посиленого профілю
Целюлозно-бітумні аркуші («Єврошифер», «ондулін»)
Покрівельне залізо (оцинкована сталь)
М’яка черепиця
Металочерепиця, профнастил
Керамічна черепиця
Черепиця на цементній основі
Полімер-піщана черепиця
М’яка покрівля — руберойд на бітумній мастиці в два шари
Визначте за картою-схемою і вкажіть зону свого регіону за рівнем снігового навантаження
I
II
III
IV
V
VI
VII
Визначте за картою і вкажіть зону свого регіону за рівнем вітрового тиску
Ia
I
II
III
IV
V
VI
VII
Вкажіть зону розташування будівлі
Зона «А» — Відкрита місцевість (степ, пустеля), незахищені від вітрів узбережжя великих природних водойм.
Зона «Б» — Пересічені, лісисті ділянки місцевості з природними перешкодами для вітру або з штучними насадженнями, заввишки до 10 метрів, території селищ та невеликих міст.
Зона «В» — Щільна міська забудова, з висотою штучних перешкод для вітру заввишки 25 метрів і більш.
Вкажіть висоту гребеня даху над землею
— не більше 5 метрів
— від 5 до 10 метрів
— від 11 до 20 метрів
— більше 20 метрів
Нижче буде запропоновано ввести передбачуваний крок встановлення крокв. Змінюючи цей показник, можна домогтися оптимального значення розподіленого навантаження на кроквяні ноги
Крок встановлення крокв, метрів

Отримане значення при вході в таблицю перетинів має приводитися до найближчого у більшу сторону.

Даний алгоритм дозволив нам розрахувати перетин бруса для центральних кроквяних ніг. Укорочені крокви (нарожники) також цілком можна виготовляти з того ж матеріалу. А ось для накосных, найдовших крокв, потрібно дещо інший підхід. Тому, щоб гарантовано забезпечити їх міцність, дуже часто поступають таким чином: їх виготовляють з того ж пиломатеріалу, що і центральні крокви, але спарюючи його, сращивая вдвічі.

Кроквяна система шатрового даху

Відокремлюються/, інтимно з’єднані вдвічі дошки накосных кроквяних ніг шатрового даху

Крім того, як вже згадувалося, для монтажу вкорочених крокв (нарожников) по низу похилої ноги рекомендується закріпити черепні бруски.

Кроквяна система шатрового даху

З’єднання накосного крокви з нарожниками

1 – накосное кроква з здвоєною дошки.

2 – черепні бруски.

3 – укорочені крокви (нарожники).

Кріплення черепних брусків одночасно виконує і ще одну роль – воно надає крокви своєрідний тавровый профіль, який значно краще протистоїть і изгибающей, і скручивающей навантаженні.

Довжина нарожников

За матеріалом виготовлення вкорочених крокв-нарожников визначилися, тепер залишилося розібратися з довжиною заготовок.

Тут, звичайно, теж можна підключити тригонометрію або теорему Піфагора, але є й більш простий спосіб.

Кроквяна система шатрового даху

Утворюються трикутники подібні, і цим можна скористатися.

Нам відома величина d – це половина ширини або довжини будівлі. Раніше була розрахована довжина центрального крокви – Lц. Так от, зменшення довжини вкорочених крокв Δl буде пропорційно відстані Δd від центрального крокви (осьової лінії ската) до конкретного нарожника:

Δd / d = Δl / Lц

Подальший розрахунок перетворюється в просту арифметику для початкових класів. Тим не менш, для тих, хто не любить возитися з обчисленнями – калькулятор розрахунку довжини нарожников:

Калькулятор для розрахунку довжини вкорочених крокв (нарожников)

Введіть потрібні дані і натисніть «Розрахувати довжину нарожника»
Довжина (ширина) будівлі, d, метрів
Розрахована довжина центрального крокви, Lц, метрів
Відстань від центрального крокви (осьової лінії ската) до нарожника, Δd, метрів

Довжина нарожника обчислюється без урахування карнизного звису. Якщо його потрібно подовжити в цих цілях, про те, як проводиться додатковий розрахунок – вже розповідалося вище.

Загальна площа покрівлі

Залишився нез’ясованим ще один важливі момент – це загальна площа получающейся даху. А між тим, цей параметр дуже важливо знати ще на стадії ще на стадії проектування та проведення підготовчих робіт – від нього починаю «танцювати», коли визначають потрібну кількість покрівельного матеріалу з усіма комплектуючими, листів фанери для суцільної обрешітки, пароізоляційної плівки, дифузійної мембрани, утеплювач і т. п.

У випадку з «класичної» симетричною шатровим дахом особливих проблем немає – у неї чотири абсолютно однакових трикутних ската, а площа трикутника визначається дуже просто. Правда, потрібно врахувати деякі нюанси.

Кроквяна система шатрового даху

Вихідні дані для визначення площі одного ската шатрової покрівлі

Оскільки в переважній більшості випадків дах утворює карнизний звис, то це також має бути враховано при розрахунку площі.

Площа трикутника дорівнює:

S = 0.5 × А × h

де А – основа, а h – висота. У нашому випадку всі дані вже відомі.

Зверніть увагу на схему:

Підставою трикутника в даному випадку буде виступати не тільки ширина будинку D, але і ширина карнизних звисів G з обох сторін, тобто: D + 2×G

Висотою трикутного схилу тоді буде розрахована раніше довжина центральної кроквяної ноги Lц плюс її подовження на карнизний звис ΔL.

У результаті площа ската дорівнює:

… = 0,5 × (D + 2×G) × (Lц + ΔL)

А тепер залишилося тільки помножити все це на 4 – кількість скатів:

Ѕк = 2 × (D + 2×G) × (Lц + ΔL)

Все це враховано в розташованому нижче калькуляторі:

Калькулятор розрахунку площі шатрового даху

Вкажіть запитувані значення і натисніть «Розрахувати площу шатрового даху»
Довжина (ширина) вдома D, метрів
Ширина карнизного звису від стіни, G, метрів
Розрахована довжина центрального крокви, Lц, метрів
Розраховане подовження крокви на карнизний звис, ΔL, метрів

Отже, було розглянуто кроквяна система «класичної» шатрового даху з чотирма однаковими скатами. Безумовно, зі зростанням числа «граней піраміди» конструкція буде ускладнюватися, але всі основні базові розрахунки принципово не змінюються, оскільки в основі будь-якого ската все рано залишається рівнобедрений трикутник.

Як бачите, розрахунки не настільки складні, чого, правда, не скажеш про монтажі – тут ніяк не обійтися без напрацьованих теслярських навичок. І якщо бажання самостійно звести шатровий дах не пропало, то необхідно, принаймні, заручитися допомогою досвідчених товаришів, які вже раніше займалися монтажем кроквяних систем.

І на завершення публікації – невеликий відеосюжет, в якому детально демонструється макет класичної чотирьохскатним шатровим даху:

Відео: основні елементи шатрової кроквяної системи – на макеті