Этапы проектирования кровли: составление проекта, расчет крыши

Проектирование кровли – процесс, требующий профессионализма. Здесь нет места дилетантству и самодеятельности. Особенно, если кровля частного дома – конструкция сложная. В статье разберемся с правилами проведения проектирования кровельных конструкций, на какие этапы оно делится, какие части проекта должны быть изготовлены обязательно.

Этапы составления проекта

Первый этап проектирования крыш – выбор формы кровельной конструкции. Выбор не очень большой:

• односкатная;
• двухскатная;
• вальмовая;
• шатровая;
• мансардная;
• многощипцовая;
• разноуровневая.

Второй этап – выбор кровельного материала. Необходимо обратить внимание, что для многих кровельных покрытий есть определенные ограничения по углу наклона скатов. Вот несколько таких ограничений по минимальному наклону:

• рулонная кровля – 0°;
• битумная черепица – 11°;
• ондулин – 5°;
• шифер волнистый асбестовый – 9°;
• керамическая черепица – 11°;
• металлочерепица – 14°;
• профнастил – 5°:
• цементно-песчаная черепица – 34°.

То есть в процессе проектирования кровельной конструкции обязательно учитывается соотношение выбранного материала к планируемому углу наклону скатов крыши.

Этап номер три – составление эскиза, в котором дорабатывают форму крыши, определяют ее размеры, цвет и окончательное оформление.

Итак, основная форма кровли определена. На эскизе визуально видно, как будет смотреться частный дом, покрытый именно этой кровельной конструкцией. Именно этот эскиз предъявляется заказчику, чтобы окончательно согласовать внешнюю архитектуру сооружения. Если претензий со стороны будущего хозяина дома нет, и он дает «добро», то проектировщик переходит к расчетам.

Расчеты крыши

Необходимо сделать два основных расчета:

1. Рассчитать несущую способность кровельной конструкции. Ведь на нее будут действовать атмосферные осадки, кровельный материал, а также вес людей, которые иногда будут ремонтировать крышу, обслуживать ее.
2. Рассчитать стропильную систему: длины стропил и их сечение.

И уже на основании двух расчетов составляют общий чертеж крыши, его элементов, узлов и деталей.

C:\10\10H3^Расчет несущей способности C:\10\11TXT^

Этот показатель является суммарной нагрузкой от давления снежной массы, веса кровельного покрытия. Со строительным материалом все просто. Если он уже заранее выбран, то из расчета площади скатов кровли и веса одного квадратного метра покрытия можно легко определить общую массу кровельного материала.

К примеру, если общая площадь крыши составляет 100 м², и покрывается она, скажем, профнастилом марки С8-1150. Так вот вес 1 м² кровельного материала этого типа составляет 4,7 кг. Это паспортная величина, то есть стандартная и подтвержденная государственными стандартами производства. Но так как профилированные листы укладываются внахлест относительно друг друга, то данную весовую величину можно увеличить до 5 кг, с учетом и других дополнительных погрешностей.

Получается так, что профнастил этой марки давит на кровельную конструкцию с силой 100х5=500 кг.

«Поиск идеального решения для кровли – задача ответственная, ведь наружный слой крыши должен отвечать ряду требований.

Прежде всего, крыша должна выдерживать внешние нагрузки, будь то ветер, снег или град. Водонепроницаемость – не менее важный критерий. Главная задача кровли – качественно защищать жилье в любой сезон: от холода зимой и от перегрева летом. При этом конструкция должна круглогодично обеспечивать комфортный микроклимат в доме. Не стоит забывать и о конденсате: грамотно выбранные материалы предотвратят его вредное воздействие в холодный период эксплуатации.

Все эти задачи успешно решают системы на основе натуральной черепицы. К примеру, кровельные решения BRAAS. Они безопасны с точки зрения экологичности, прочные, пожаростойкие и эстетически привлекательные. Черепичная кровля, установленная на деревянном каркасе, способна выдерживать значительные нагрузки от снега. При этом конструкция не нуждается в дополнительном усилении – нет необходимости обустраивать сплошной настил. Она служит более 100 лет и почти не требует затрат на эксплуатацию. 

Кровля, сложенная из отдельных черепиц, подобно чешуе плотно покрывает каркас крыши, но при этом обладает удивительной гибкостью. Она без труда приспосабливается к естественным деформациям здания, вызванным усадкой, колебаниями температур, ветровыми порывами и снеговыми нагрузками. Замки черепицы снабжены специальными зазорами-компенсаторами. Благодаря им кровля обладает некоторой подвижностью. Зазоры-компенсаторы позволяют крыше «дышать», предотвращая скопление влаги в ее толще.

Решения на основе натуральной черепицы с успехом применяют в регионах с суровым климатом».

Руководитель отдела продаж
скатные кровли «BMI BRAAS Россия» в ЦФО и СЗФО
Дмитрий Максимов

Что касается снежной нагрузки, то здесь придется учитывать региональный показатель. Он максимальный, поэтому его и берут в проектировании крыш домов за основу проведения расчетов. Эти показатели являются величинами табличными или диаграммными. На фото ниже показана карта России, где определены регионы с разными снежными нагрузками. То есть карта показывает, в каких регионах, сколько выпадает за сезон снега.

Если крыша дома будет утепляться, то придется учесть вес теплоизоляционного материала, паро- и гидроизоляционных мембран. Их также придется добавить в суммарное значение нагрузки.

Обязательно учитывают вес обрешетки. Конечно, здесь все будет зависеть от двух факторов: вид обрешетки и сечение используемых для нее пиломатериалов. Обычно это доски или бруски, поэтому придется выбрать один из них. Что касается вида, то это или сплошная, или разряженная. Понятно, что первый вариант тяжелее второго в несколько раз. Для информации добавим, что усредненный вес пиломатериалов, используемых для стандартной обрешетки кровли, составляет 15 кг/м².

На заметку! Проектировщики обязательно оставляют как минимум десятипроцентный запас на увеличение несущей способности стропильной системы.

И последний момент, который учитывают при проведении расчета несущей способности крыши. Это ветровые нагрузки. Здесь также есть табличные или диаграммные значения силы ветра по регионам. Но в расчете этого показателя пользуются обязательно поправочным коэффициентом, который определяется местом расположения будущего дома. К примеру:

1. Если высота дома составляет более 20 м, и строение будет располагаться на открытой местности, то выбирают поправочный коэффициент, равный 1,25. Если тот же дом будет возводиться среди таких же построек, то коэффициент снижают до 0,85.
2. Если высота дома в пределах 10-15 м, то будут действовать коэффициенты 1 и 0,65 соответственно.
3. То же самое с домами высотою не более 5 м – коэффициент 0,75-0,85.

Расчет сечения стропильных ног

В проекте крыш учитываются размеры всех ее элементов. Но стропила несут на себя основные нагрузки, поэтому к расчету их длины и сечения подходят очень аккуратно, проводя точные расчеты.

Что касается длины, то здесь все будет зависеть от угла наклона крыши, который был определен на этапе составления эскиза, и длиною пролета самого здания. По сути, стропильная система – это фермы в виде равнобедренного треугольника, где бедро и есть стропильная нога. Поэтому не составляет особого труда, зная школьную программу по геометрии, рассчитать длину стропил.

А вот что касается сечения, то здесь все намного сложнее. Потому что этот параметр является основой несущей способности крыши в целом. То есть, полученная при расчетах несущая способность кровельной конструкции, состоящая из снежных и ветровых нагрузок, веса кровельного материала и теплоизоляционного пирога, и есть нагрузка, которую стропила должны выдерживать.

Но при выборе сечения учитывают и еще один параметр – шаг установки стропил. Здесь связь такая – чем больше шаг, тем больше должно быть сечение стропильных ног. И наоборот. Поэтому в первую очередь определяют именно монтажный шаг.

Итак, подведем итог всему вышесказанному по определению сечения элементов стропильной системы. Этот параметр зависит в основном от длины стропильной ноги и шага их установки. В таблице ниже эта зависимость хорошо видна.

Эскиз выполнен, расчетная часть сделана. Остается только начертить чертеж. Сегодня архитекторы и проектировщики пользуются программами, которые упростили процесс до минимума.

Онлайн калькулятор кровли

Чтобы узнать примерную стоимость кровли различных типов, воспользуйтесь следующим калькулятором:

Типичные ошибки при проектировании

Составленный проект кровли может в себе таить вроде бы незначительные ошибки. Но при сооружении конструкции они могут обойтись застройщику в немалые дополнительные вложения.

Одна из значительных ошибок – неправильно спроектированный вентиляционный зазор. Вентиляция кровли играет важную роль в процессе ее эксплуатации. Именно этот зазор между кровельным материалом и конструкцией крыши продлевает срок эксплуатации всей кровельной системы. Плохо работающая подкровельная вентиляция приводит к гниению пиломатериалов, из которых изготовлены стропильные ноги и обрешетка.

Особое внимание вентиляции надо уделить, если крыша дома утеплена. Некоторые застройщики хотят выделиться среди соседей, украшая карнизы и коньки различными декоративными элементами. Если последние станут причиной закрытия вентиляционных зазоров, то теплоизоляционный пирог просто сгниет уже в первые годы эксплуатации.

Вторая часто встречаемая ошибка – неправильно спроектированная водосточная система. Многие на первое место ставят красоту, а должна на этом месте стоять практичность. Особое внимание надо уделить точному расчету отвода дождевой воды, зависящей от площади ската крыши и среднестатистических осадков. Соответственно элементы водостока выбираются с учетом диаметров желобов и вертикальных трубных стояков.

И третья ошибка – неверный расчет угла наклона кровельной конструкции. Об этом уже упоминалось. Здесь подход такой – чем больше снеговая нагрузка, тем больше угол наклона должен быть.

«Принято считать, что выбор в пользу натуральной черепицы автоматически влечет необходимость усиления прочих конструкций коттеджа. Однако это не совсем так. При инженерных расчетах стропил имеет значение не только масса кровельного пирога, но и масса снежного покрова.

Практика показывает: выбор в пользу черепичной кровли лишь незначительно увеличивает затраты – требуются дополнительные 5-7% расходов на деревянные элементы каркаса. Необходимость в дополнительных элементах возникает за счет уменьшения расстояния между ними.

Фундамент и стены дома, как правило, обладают существенным запасом прочности. Черепичный настил кровли не способен повредить им. Ведь большая часть нагрузки на фундамент дает силовой каркас и перекрытия. Доля черепицы составляет менее 2-4% от всей массы здания.

Натуральная черепица и впрямь достаточно тяжелая. Однако этот факт – ее очевидное преимущество перед легковесными конструкциями. Благодаря массивности она устойчива к шквальному ветру, поглощает громкие звуки града и дождя, а также нивелирует температурные перепады».

Руководитель технического отдела
«Скатные кровли» BMI BRAAS Россия
Павел Балашов

Заключение по теме

Проект кровли здания или сооружения – документ сложный в плане выполнения. И если кто-то Вам говорит, что его можно сделать самостоятельно, не прибегая к услугам специалистов – это неправда. Тем более, что по закону, дом может строиться исключительно на основании проекта, составленного и утвержденного специалистами.

Реклама. ООО "Виллако". ИНН: 5036059790