- Які фактори враховуються при розрахунку кроквяної системи
- Розрахунок навантажень на кроквяну систему
- Розрахунок довжини та перерізу елементів кроквяної конструкції
- Розрахунок кроку та кількості крокв
- Використання автоматичних систем розрахунку покрівлі
Дах будинку - архітектурне продовження будівлі, що формує його зовнішній вигляд. Тому вона має бути красивою та відповідати загальному стилю споруди. Але крім виконання естетичних функцій дах повинен надійно захищати будинок від дощу, граду, снігу, ультрафіолету та інших кліматичних факторів, тобто створювати та оберігати у житлі комфортні умови для проживання. А це можливо тільки при правильно облаштованій кроквяній системі - основі даху, розрахунок якого бажано робити ще на стадії проектування.
Які фактори враховуються при розрахунку кроквяної системи
Навантаження, що впливають на кроквяну систему, класифікуються в такий спосіб.
- Змінні - впливають на кроквяну систему в певний період. Наприклад, снігові навантаження впливають на крокви лише взимку. В інші пори року їх вплив мінімальний чи нульовий. Крім снігових до цієї групи відносяться вітрові навантаження, а також вага людей, які обслуговують покрівлю - чищення, прибирання снігу, ремонт і т.д.
Снігові навантаження відносяться до змінних, тобто до таких, що впливають на кроквяну систему сезонно
- Постійні - впливають на кроквяну систему незалежно від пори року. Сюди відноситься вага покрівельного пирога та додаткового обладнання, яке планується встановити на даху – снігозатримувачів, антен, аераторів чи турбін для примусової вентиляції та інших пристроїв.
До постійних навантажень на крокви відноситься вага покрівельного пирога та додаткового обладнання, встановленого на даху
- Форс-мажорні - особливий вид навантажень, що враховуються при аварійних ситуаціях, сейсмоактивності, зміні структури ґрунту, вибухах або пожежах.
Оскільки фатальні впливи, а також вага людей і покрівельного обладнання, яке невідомо коли і яке буде встановлено, передбачити і вирахувати досить проблематично, то надходять простіше - до сумарної величини навантажень, що піддаються розрахунку, додають запас міцності в розмірі 5-10%. .
Самостійно розрахунок кроквяної системи роблять за спрощеною методикою, оскільки врахувати аеродинамічні та поправочні коефіцієнти, вигини даху, знос снігу вітром, нерівномірний розподіл його на поверхні та інші фактори, що діють на дах насправді, без знання .
Єдине, про що потрібно пам'ятати - максимальні розрахункові навантаження на кроквяну систему даху повинні бути меншими за гранично допустимі за нормативами.
Відео: вибір пиломатеріалів - на що звертати увагу
Розрахунок навантажень на кроквяну систему
При розрахунку навантажень на каркас даху потрібно керуватися нормативами, зокрема, СНиП 2.01.07-85 «Навантаження та впливу» зі змінами та доповненнями, СНиП II-26-76 «Покрівлі», СП 17.13330.20 Покрівлі» - актуалізована редакція СНіП II-26-76 та СП 20.13330.2011.
Розрахунок снігового навантаження
Навантаження на дах від снігу розраховується за формулою S=µ∙Sg, де:
- S - розрахункове снігове навантаження, кг/м²;
- µ - поправочний коефіцієнт, що залежить від похилості даху і приймається для переходу від ваги снігового покриву на землі до навантаження на покриття;
- Sg - нормативне навантаження для конкретного регіону, яке визначається за спеціальною картою, вкладеною у склепіння правил під номером 20.13330.2011.
Вся територія нашої країни поділена на декілька регіонів, у кожному з яких нормативне значення снігового навантаження має фіксоване значення
Нормативні значення снігового навантаження визначаються за наступною таблицею.
Таблиця: значення нормативного снігового навантаження залежно від регіону
| Номер регіону | I | II | III | IV | V | VI | VII | VII |
| Sg, кг/м² | 80 | 120 | 180 | 240 | 320 | 400 | 480 | 560 |
Для проведення розрахунку необхідно знати коефіцієнт µ, який залежить від ухилу скатів. Тому насамперед потрібно визначити кут нахилу α.
Перед виготовленням кроквяної системи потрібно розрахувати снігове навантаження для конкретної місцевості, використовуючи нормативні дані та поправочний коефіцієнт, що залежить від кута нахилу даху
Ухил даху визначають розрахунковим методом виходячи з бажаної висоти мансардного/горищного приміщення Н і довжини прольоту L. З формули розрахунку прямокутного трикутника тангенс кута нахилу дорівнює відношенню висоти ската від ковзана до балок перекриття до половини. tg α=Н / (1/2 ∙ L).
Значення кута за його тангенсом визначають із спеціальної довідкової таблиці.
Таблиця: визначення кута за його тангенсом
| tg α | α, град. |
| 0,27 | 15 |
| 0,36 | 20 |
| 0,47 | 25 |
| 0,58 | 30 |
| 0,7 | 35 |
| 0,84 | 40 |
| 1 | 45 |
| 1,2 | 50 |
| 1,4 | 55 |
| 1,73 | 60 |
| 2,14 | 65 |
Коефіцієнт µ обчислюють наступним чином:
- для α ≤ 30° µ=1;
- якщо 30°<α<60°, µ=0,033 ∙ (60 - α);
- при α ≥ 60° µ приймається рівним 0, тобто снігове навантаження не враховується.
Розглянемо алгоритм розрахунку снігового навантаження на прикладі. Припустимо, що будинок зводиться в Пермі, має висоту в ковзані 3 м і довжину прольотів 7,5 м.
- По карті снігових навантажень бачимо, що Перм знаходиться в п'ятому регіоні, де Sg=320 кг/м².
- Обчислюємо кут похилості даху tg α=Н / (1/2 ∙ L)=3 /(1/2 ∙ 7,5)=0,8. З таблиці бачимо, що α ≈ 38°.
- Оскільки кут α потрапляє в діапазон від 30 до 60°, поправочний коефіцієнт визначаємо за формулою µ=0,033 ∙ (60 - α)=0,033 ∙ (60 - 38)=0,73.
- Знаходимо значення розрахункового снігового навантаження S=µ ∙ Sg=0,73 ∙ 320 ≈ 234 кг/м².
Таким чином, максимально можливе (розрахункове) снігове навантаження вийшло меншим за гранично допустиме за нормами, значить, розрахунок виконаний правильно і відповідає вимогам нормативних актів.
Розрахунок вітрового навантаження
Ветровий вплив на будівлю складається з двох складових - статичної середньої величини та динамічної пульсаційної: W=Wm+ Wp, де Wm- середнє навантаження, Wp - пульсаційне. СНиП 2.01.07-85 дозволяє не враховувати пульсаційну частину вітрового навантаження для будівель заввишки до 40 м за умови, що:
- співвідношення між висотою та довжиною прольоту менше 1,5;
- будівля розташована в межах міста, лісовому масиві, на узбережжі, в степовій місцевості або тундрі, тобто відноситься до категорії «А» або «В» за спеціальною таблицею, наведеною нижче.
Виходячи з цього, вітрове навантаження визначається за формулою W=Wm=Wo ∙ k ∙ c, де:
- Wm - нормативне навантаження на конструктивні елементи будівлі на певній висоті (Z) від поверхні землі;
- Wo - нормативний тиск вітру, що визначається за районованою картою вітрових навантажень та п. 6.5 СНиП 2.01.07-85;
Кожен населений пункт відноситься до одного з восьми регіонів, в яких нормативне значення вітрового навантаження фіксоване за результатами багаторічних спостережень
- k - коефіцієнт, що враховує зміну вітрового навантаження на висоті даху для конкретного типу місцевості;
- c - аеродинамічний коефіцієнт, що набуває значення залежно від форми будівлі від -1,8 (вітер піднімає дах) до 0,8 (вітер тисне на дах).
Таблиця: значення коефіцієнта k для різних видів місцевості
| Висота будівлі Z, м | Коефіцієнт k для різних видів місцевості | ||
| А | В | С | |
| ≤ 5 | 0,75 | 0,5 | 0,4 |
| 10 | 1,0 | 0,65 | 0,4 |
| 20 | 1,25 | 0,85 | 0,55 |
| 40 | 1,5 | 1,1 | 0,8 |
| 60 | 1,7 | 1,3 | 1,0 |
| 80 | 1,85 | 1,45 | 1,15 |
| 100 | 2,0 | 1,6 | 1,25 |
| 150 | 2,25 | 1,9 | 1,55 |
| 200 | 2,45 | 2,1 | 1,8 |
| 250 | 2,65 | 2,3 | 2,0 |
| 300 | 2,75 | 2,5 | 2,2 |
| 350 | 2,75 | 2,75 | 2,35 |
| ≥480 | 2,75 | 2,75 | 2,75 |
| Примітка:«А» - відкриті узбережжя морів, озер та водосховищ, а також пустелі, степу, лісостепу, тундра;«В» - міські території, лісові масиви та інші місцевості, рівномірно вкриті перешкодами заввишки більше 10 м; | |||
Вітрові сили часом досягають значних величин, тому при зведенні даху потрібно приділити особливу увагу кріпленню кроквяних ніг до основи, особливо по кутах будівлі та зовнішньому контуру.
Таблиця: нормативний тиск вітру по регіонах
| Вітрові райони | Ia | I | II | III | IV | V | VI | VII |
| Wo, кПа | 0,17 | 0,23 | 0,30 | 0,38 | 0,48 | 0,60 | 0,73 | 0,85 |
| Wo, кг/м² | 17 | 23 | 30 | 38 | 48 | 60 | 73 | 85 |
Повертаємось до нашого прикладу і додаємо вихідні дані - висоту будинку (від землі до ковзана) 6,5 м. Визначимо вітрове навантаження на кроквяну систему.
- Судячи з карти вітрових навантажень, Перм відноситься до другого регіону, для якого Wo=30 кг/м².
- Припустимо, що в районі забудови немає багатоповерхових будинків висотою понад 25 м. Вибираємо категорію місцевості «В» та приймаємо k рівним 0,65.
- Аеродинамічний показник c=0,8. Такий індекс обраний невипадково - по-перше, розрахунок робиться за спрощеною схемою у бік зміцнення конструкції, а по-друге, кут нахилу скатів перевищує 30°, отже, вітер тисне на дах (п. 6.6 СНіП 2.01.07-85), завдяки чому за основу беремо найбільше позитивне значення.
- Нормативне вітрове навантаження на висоті 6,5 м від землі дорівнює Wm=Wo ∙ k ∙ c=30 ∙ ,65 ∙ 0,8=15,6 кг/м².
Крім снігових і вітрових навантажень на кроквяну систему можуть чинити тиск лід, що утворюється, і кліматичні температурні коливання. Однак у малоповерховому будівництві ці навантаження незначні, оскільки антенно-щоглових пристроїв, що лежать в основі розрахунку ожеледних зусиль, на дахах приватних будинків зазвичай небагато, а від різких перепадів температур кроквяна система захищена сучасними покриттями, що мають високі показники морозостійкості.Внаслідок цього ожеледиці та кліматичні навантаження при зведенні приватних будинків не розраховують.
Розрахунок навантаження на кроквяну систему від ваги покрівлі
Перед тим як розрахувати навантаження на крокви від ваги покрівлі, розглянемо її структуру - покрівельний пиріг, шари якого є різними матеріалами, що надають тиск на крокви.
Стандартний покрівельний пиріг складається з:
- укрывного матеріалу;
- гідроізоляції, прокладеної по верхній кромці крокв;
- контрреек, що підтримують гідроізоляційний матеріал і створюють вентиляційний канал;
- обрешітки, набитої поверх контррейок;
- утеплювача, укладеного між кроквами при облаштуванні теплої покрівлі та горизонтально між балками перекриття для горищних холодних покрівель;
- пароізоляції, що підтримує її каркаса та обшивального матеріалу.
Розташовані поверх крокв шари покрівельного пирога чинять тиск на кроквяний каркас і враховуються при розрахунку його несучої здатності
Для деяких видів покриттів, наприклад, бітумної черепиці, до складу покрівельного пирога додається підкладковий килим і суцільний настил з водостійкої фанери або стружкових плит.
За методикою спрощеного розрахунку за основу ваги покрівлі беруться всі шари покрівельного пирога. Природно, така схема веде до зміцнення конструкції, але одночасно і до подорожчання будівництва, оскільки тиск на кроквяні ноги чинять не всі матеріали, а лише ті, що прокладені поверх крокв - покрівельне покриття, обрешітка та контробрешітка, гідроізоляція, а також підкладковий килим і суцільний підлогу, якщо вони передбачені проектом. Тому з метою економії без шкоди для надійності та міцності можна сміливо брати до уваги лише цю частину покрівлі.
Теплоізоляція надає навантаження на крокви тільки у двох випадках:
- при укладанні всього утеплювача або додаткового шару по верхній грані крокв як альтернативу або доповнення до міжкроквяного розміщення теплоізоляційного матеріалу;
Посилена теплоізоляція по кроквах дозволяє повністю позбутися містків холоду, але створює додаткове навантаження на покрівельну систему
- при облаштуванні покрівельної конструкції з відкритими кроквами, що дозволяє не тільки максимально усунути містки холоду, але також використовувати крокви як декоративні елементи у дизайні інтер'єру мансардного приміщення.
Навмисно відкриті крокви створюють у приміщенні додатковий об'єм і надають йому наповненість, функціональність та неповторний шарм
Не потрібно забувати про кріпильні елементи при механічній фіксації, а також про мастичні склади, що клеяться при суцільному або частковому приклеюванні шарів пирога. Вони теж мають вагу і чинять тиск на крокви. Розрахунку покрівельного килима на міцність зчеплення між шарами присвячено СП 17.13330.2011. Але його зазвичай використовують проектувальники, а для самостійних обчислень достатньо буде додати до підсумкового значення запас міцності в 5-10%, про який ми говорили на початку статті.
Плануючи будівництво, забудовники зазвичай вже на початковому етапі мають уявлення про те, яке покриття буде укладено на даху та які матеріали будуть використовуватись у її конструкції. Тому дізнатися вагу покрівельного пирога можна заздалегідь, використовуючи інструкції виробників та спеціальні довідкові таблиці.
Таблиця: усереднена вага деяких видів покрівлі
| Найменування матеріалу | Вага, кг/м² |
| Ондулін | 4-6 |
| Битумна черепиця | 8-12 |
| Шифер | 10-15 |
| Керамічна черепиця | 35-50 |
| Профнастил | 4-5 |
| Цементно-піщана черепиця | 20-30 |
| Металочерепиця | 4-5 |
| Сланець | 45-60 |
| Чорновий настил | 18-20 |
| Нашаровані дерев'яні крокви та прогони | 15-20 |
| Висячі крокви під холодну покрівлю | 10-15 |
| Обрешітка та контробрешітка з дерева | 8-12 |
| Битум | 1-3 |
| Полімерно-бітумні гідроізолятори | 3-5 |
| Рубероїд | 0,5-1,7 |
| Плівки ізоляційні | 0,1-0,3 |
| Гіпсокартонні листи | 10-12 |
Щоб визначити навантаження від покрівлі на кроквяний каркас (P), потрібні показники підсумовуються. Наприклад, стандартна скатна покрівля з ондуліну буде чинити на кроквяну систему тиск, що дорівнює вазі ондуліну, полімерно-бітумної гідроізоляції, обрешітки та контробрешітки. Взявши з таблиці середні значення, отримаємо, що P=5 + 4 +10=19 кг/м2.
Маса утеплювача також вказана у його супровідних документах, але для розрахунку навантаження потрібно розрахувати необхідну товщину шару теплоізоляції. Вона визначається за формулою Т=R ∙ λ де:
- Т - товщина теплоізоляційного матеріалу;
- R - нормований для конкретного регіону тепловий опір згідно з картою, прикладеною до СНиП II-3-79;
Карта теплового опору, що нормується, дуже важлива для розрахунку товщини утеплювача, оскільки допомагає правильно підібрати теплоізоляційний матеріал, скоротити тепловтрати і покращити мікроклімат у будинку
- λ - коефіцієнт теплопровідності утеплювача.
Для малоповерхового приватного будівництва коефіцієнт теплового опору теплоізоляційних матеріалів не повинен перевищувати 0,04 Вт/м∙°C.
Для наочності знову використовуємо наш приклад. Облаштовуємо дах з декоративними кроквами, коли всі шари покрівельного пирога укладаються зверху і враховуються при розрахунку навантаження на кроквяну систему.
- Вираховуємо товщину утеплювача, наприклад, мінераловатного рулонного Isover Classic з коефіцієнтом теплопровідності, що дорівнює 0,04. По карті визначаємо нормативний тепловий опір для Пермі - він дорівнює 4,49 і T=4,49 ∙ 0,04=0,18 м.
- У технічних характеристиках матеріалу вибираємо максимальне значення щільності, що дорівнює 11 кг/м³.
- Визначаємо навантаження утеплювача на кроквяну систему Pу=0,18 ∙ 11=1,98 ≈ 2 кг/м².
- Розраховуємо загальне навантаження покрівлі з ондуліну на кроквяну систему з урахуванням ваги утеплювача, а також пароізоляції та оздоблювального гіпсокартону: P=5 + 4 + 10 + 2 + 0,2 + 11=32,2 ≈ 32 кг/м² .
- Якщо до отриманого результату додати вагу крокв, то вийде навантаження покрівлі на основу кроквяної системи - мауерлат, оскільки на нього чинять всі покрівельні конструкції: P=32 + 20=52 кг/м².
При укладанні покрівельного пирога поверх крокв для розрахунку міцності враховується вага всіх шарів, включаючи пароізоляцію та внутрішнє оздоблення
Підбиваємо підсумок: покрівля з ондуліну надає навантаження на мауерлат, що дорівнює 52 кг/м². Тиск на крокви в залежності від конфігурації даху становить 19 кг/м² при звичайній скатній конструкції та 32 кг/м² при відкритих декоративних кроквах. Наприкінці визначаємо загальне навантаження Q з урахуванням снігової та вітрової складових:
- на кроквяну систему (звичайна скатна конфігурація) - Q=234 + 15,6 + 19=268,6 кг/м². З урахуванням запасу міцності 10% Q=268,6 ∙1,1=295,5 кг/м²;
- на мауерлат - Q=234 + 15,6 + 54=303,6 кг/м2. Додаємо запас міцності та отримуємо, що Q=334 кг/м².
Розрахунок довжини та перерізу елементів кроквяної конструкції
Основними несучими елементами покрівельної конструкції є кроквяні лаги, мауерлат та балки перекриття.
Визначення параметрів кроквяних балок
Розрахувати довжину крокви можна, використовуючи теорему Піфагора для трикутника, складеного зі кроквяної ноги, висоти до ковзана і половини ширини прольоту будівлі.
При розрахунку довжини крокв до знайденої за теоремою Піфагора величини потрібно додати ширину карнизного звису і як мінімум зо см для запланованого зовнішнього водостоку
Для нашого прикладу довжина кроквяної ноги дорівнюватиме=√(а² + b²)=√(3² + 3,75²)=√23 ≈ 4,8 м. До знайденої величини потрібно додати ширину карнизного звису, наприклад, 50 см і як мінімум 30 см для організації зовнішнього водостоку. Разом загальна довжина крокв виходить рівною 4,8 м + 0,5 м + 0,3 м=5,6 м.
Розраховуємо переріз пиломатеріалів для виготовлення кроквяних ніг, орієнтуючись на отримані в результаті розрахунків значення:
- кут нахилу α=38°;
- крок крокв A=0,8 м - стандарт для довжини прольоту 6-8 м;
- довжина крокви 5,6 м, при цьому його робоча ділянка Lmax приймемо за 3,5 м;
Для розрахунку перерізу, при якому крокви не будуть прогинатися під навантаженнями, необхідно виділити максимально можливу робочу ділянку крокв - відстань від балки перекриття до затяжки
- матеріал для крокв - сосна першого ґатунку з радіусом вигину Rизг=140 кг/см;
- покрівля простої скатної конструкції з покриттям з ондуліну;
- сумарне навантаження на кроквяну систему Q=295,5 кг/м².
Принцип розрахунку буде наступним.
- Визначаємо навантаження на погонний метр кожної кроквяної ноги за формулою → Qr=A ∙ Q=0,8 ∙ 295,5=236,4 кг/м.
Для правильного вибору перерізу деревини спочатку потрібно визначити навантаження на кожну кроквяну ногу, яка дорівнює вазі розташованих над нею елементів
- Знаходимо товщину та ширину дошки. Тут орієнтуємося по товщині утеплювача, який у звичайних покрівельних конструкціях укладається між кроквами. Товщина вибраного нами мінераловатного рулонного утеплювача дорівнює 18 см, отже, ширина дошки для крокв повинна бути не меншою за це значення, тобто мінімум 20 см. Далі по таблиці стандартних розмірів пиломатеріалів вибираємо відповідну товщину дошки, що відповідає цьому параметру. Беремо найпоширенішу товщину в 50 мм.
- Правильність обраного перерізу перевіряємо по виконанню нерівності (3,125 ∙ Qr∙ (Lmax³)) / (B ∙ H³ ≤ 1, де Qr- розподілене навантаження в кг/м, Lmax - робоча довжина крокв у метрах, B - товщина та Н - ширина дошки сантиметрів. Підставляємо цифрові значення: (3,125 ∙ 236,4 ∙ (3,5³)) / (5 ∙ 20³)=0,79 ≤ 1, тобто умова за міцністю для нашого прикладу витримана, навіть із гарним запасом.Отже, переріз дошки 50x200 мм для вибраного кроку крокв у 0,8 м підібрано правильно.
Якщо нерівність не дотримується, то можна:
- збільшити товщину дошки;
- зменшити крок крокв, хоча це не завжди зручно;
- зменшити робочу ділянку кроквяних ніг, якщо дозволяє конфігурація покрівлі;
- зробити підкоси.
Відео: розрахунок перерізу та кроку крокв
Зрозуміло, що збільшення перерізу призведе до зростання обсягу пиломатеріалів і до подорожчання покрівлі, тому спорудження підкосів на дахах з великими прольотами іноді набагато ефективніше. Крім того, вигадати на деревині для крокв можна й іншим способом – збільшити ухил покрівлі та зменшити таким чином снігове навантаження. Але всі методи економії на покрівельних конструкціях не повинні йти врозріз з архітектурною стилістикою будинку.
Стійки та підкоси надають кроквяній конструкції додаткову жорсткість та стійкість, що особливо актуально для більшпролітних дахів
Таблиця: сертифікат пиломатеріалів хвойних порід за ГОСТ 24454-80
| Товщина дошки, мм | Ширина дошки, мм | ||||||||
| 16 | 75 | 100 | 125 | 150 | - | - | - | - | - |
| 19 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | - | - | - | - |
| 22 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | - | - |
| 25 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 32 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 40 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 44 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 50 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 60 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 75 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 100 | - | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | 275 |
| 125 | - | - | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 150 | - | - | - | 150 | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 175 | - | - | - | - | 175 | 200 | 225 | 250 | - |
| 200 | - | - | - | - | - | 200 | 225 | 250 | - |
| 250 | - | - | - | - | - | - | - | 250 | - |
Існує ще один спрощений варіант розрахунку перерізу дощок для кроквяних ніг з використанням кута нахилу, довільно взятої товщини та радіусу вигину деревини. В цьому випадку ширину дошки розраховують за формулами:
- H ≥ 8,6 ∙ Lmax∙ √(Qr/ (B ∙ Rизг )) при α ≤ 30°;
- H ≥ 9,5 ∙ Lmax∙ √(Qr/ (B ∙ Rизг )) при α>30°.
Тут Н - ширина перерізу (см), Lmax- максимальна робоча довжина крокв (м), B - довільна товщина дошки (см), Rизг- опір дерева на вигин (кг/см), Qr - розподілене навантаження (кг/м).
У черговий раз звернемося до нашого прикладу. Оскільки кут нахилу у нас більше 30°, то використовуємо другу формулу, куди і підставимо всі значення: H ≥ 9,5 ∙ Lmax∙ √(Qr/ (B ∙ Rизг))=9,5 ∙ 3,5 ∙ √ (236,4 / (5 ∙ 140))=19,3 см, тобто H ≥ 19,3 см. Підходяща за таблицею ширина становить 20 см. За нашими даними товщина утеплювача дорівнює 18 см, тому обчислена ширина кроквяної дошки є достатньою.
Відео: розрахунок кроквяної системи
Розрахунок балок перекриттів та мауерлата
Після того, як ми розібралися з кроквами, звернемо увагу на мауерлат і балки перекриття, мета яких - рівномірно розподіляти навантаження від даху на несучі конструкції будівлі.
Мауерлат є основним елементом даху, на який чинить тиск вся кроквяна конструкція, внаслідок чого він повинен витримувати значну вагу і рівномірно розподіляти його на стіни будівлі
До розмірів бруса для мауерлата та балок перекриття особливі вимоги нормативами не пред'являються, завдяки чому для обчислень можна скористатися наступною таблицею, зробивши перерахунок на повне навантаження конкретної будови.
Таблиця: перетин бруса для облаштування балок перекриття та мауерлата
| Крок установки балок, м | Переріз бруса для мауерлата та балок перекриття в залежності від довжини прольоту та кроку установки балок при повному навантаженні в 400 кг/м² | |||||||||
| 2,0 | 2,5 | 3,0 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | |
| 0,6 | 75Х100 | 75Х150 | 75Х200 | 100Х200 | 100Х200 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 | 150Х300 |
| 1,0 | 75Х150 | 100Х150 | 100Х175 | 125Х200 | 150Х200 | 150Х225 | 150Х250 | 175Х250 | 200Х250 | 200Х275 |
У нашому прикладі повне навантаження на мауерлат складає 334 кг/м², тому дані таблиці приведемо у відповідність нашим показникам: 334 / 400=0,835.
Помножуємо цей коефіцієнт окремо на товщину і ширину вибраних дощок, взявши за основу табличне значення 150Х300, близьке до довжини нашого прольоту: 0,835 ∙ 150=125,25 та 0,835 х 305=2.У результаті одержуємо необхідні для мауерлату пиломатеріали перетином 125Х250 мм (розміри можна трохи округлити у бік зменшення, враховуючи десятивідсотковий запас міцності). Аналогічно розраховуються балки перекриття з позначеним кроком установки.
Якщо балки перекриття встановлені надійно і мають опори, то на них можна кріпити крокви, однак у будь-якому випадку потрібно заздалегідь розрахувати наскільки вони здатні утримувати на собі вагу всього даху
Відео: розрахунок балок на вигин
Розрахунок кроку та кількості крокв
Відстань між сусідніми кроквами називається кроком. Це дуже значний показник, від якого залежать всі покрівельні роботи - прокладання ізоляційних матеріалів, набивання решетування, кріплення покрівельного покриття. До того ж точно розрахований кроквяний крок сприяє економії при зведенні даху та безпеки в подальшому її обслуговуванні, не кажучи вже про міцність конструкції та довговічність.
Чим точніше буде визначено крок крокв, тим надійнішим буде каркас даху
Обчислити крок крокв нескладно. В інтернеті є багато калькуляторів, які здатні полегшити поставлене завдання та розрахувати кроквяний каркас. Але ми спробуємо зробити це вручну, хоча б для того, щоб мати елементарне уявлення про кроквяну систему і про те, що з нею відбувається при експлуатації.
Відео: яким має бути крок крокв
Розташування кроквяних ніг залежить від багатьох параметрів, таких як:
- конфігурація даху - проста односхилий або складна багатосхилий;
- кут нахилу;
- сумарні навантаження;
- вид утеплювача;
- структура кроквяної системи - покрівлі крокви, висячі або комбіновані;
- вид обрешітки - суцільна або розріджена;
- перетин дощок для крокв і решетування.
Крокви є практично у кожної будівлі, навіть якщо це класична пергола, де вони виконують переважно естетичну місію, тому їх крок вибирається довільно.
Навіть найпростіші споруди мають крокви, але використовуються вони в основному в декоративних цілях, тому кроквяний крок вибирається довільно з урахуванням стилістики будови
Інша справа житлові будинки, дахи яких витримують великі навантаження. Тут потрібно підходити до розрахунку конструктивно з урахуванням всіх показників, що впливають на міцність:
- кількість крокв вираховується за формулою довжина стіни / попередній крок крокв + 1, дробове число округляється в більшу сторону;
- остаточний крок визначається розподілом довжини стіни на кількість крокв.
Приймаємо за основу рекомендований оптимальний крок крокв 1 м. Тоді для стін довжиною 7 м знадобиться 8 пар крокв: 7 / 1 + 1=8, які будуть встановлені з кроком 7 / 8=0,875 м.
Безумовно, можна збільшити крок крокв і заощадити на матеріалах, встановивши менше їх кількість і посиливши конструкцію решетуванням. Але тут потрібно враховувати регіональні кліматичні навантаження, а також вагу покривного настилу - у регіонах з частими поривчастими вітрами та рясним снігом кроквяний крок слід зменшити до 0,6-0,8 м. Це стосується і важких покриттів типу глиняної черепиці. Більш того, в засніжених районах з боку вітрових потоків допустимо монтувати одиночні крокви, але з підвітряного краю, де утворюється сніговий мішок, рекомендується встановлювати спарені конструкції або набивати суцільну решітку.
Правильне зрощування крокв за шириною (посилення) гарантує безпеку кроквяної системи в різних умовах експлуатації
Відео: посилення крокв
А ось при ухилі скатів більше 45° відстань між кроквами можна збільшити до 1,5 м, оскільки снігові поклади крутим скатам не страшні, сніг під власним тягарем сам сходить з даху.Тому, розраховуючи кроквяну систему самостійно, потрібно попрацювати з вітровими та сніговими картами, а не сподіватися лише на власну думку.
У засніжених регіонах з помірними вітрами бажано робити круті скати, зменшуючи таким чином снігове навантаження на дах за рахунок мимовільного скочування снігу
У значній мірі на крок крокв впливає якість пиломатеріалів, їх стійкість на вигин та обраний переріз. Найчастіше для влаштування несучої системи використовують хвойну деревину, властивості та особливості використання якої прописані у нормативних документах. Для каркасу з інших деревних порід доведеться використовувати коефіцієнт перекладу, позначений у таблиці 9 книги А. А. Савельєва «Конструкції дахів. Кроквильні системи» (2009). Що ж до пропорційності кроку крокв і перерізу, то чим довші кроквяні ноги, тим переріз дощок або колод має бути більшим, а крок меншим.
Залежить міжкроквяна відстань також від вибору покрівельного покриття, виду обрешітки під нього, розмірів утеплювача, простору між балками перекриття та затяжками, а також від навантажень на кроквяні вузли. Необхідно взяти до уваги всі нюанси та приділити більше часу на розрахунки, щоб подальші роботи з монтажу даху пройшли без проблем.
Використання автоматичних систем розрахунку покрівлі
Розрахунки кроквяної системи на перший погляд здаються заплутаними та важкими з безліччю незрозумілих термінів. Але якщо вважати уважно і згадати шкільний курс математики, то всі формули цілком доступні для розуміння навіть людині без профільної освіти. Проте багато хто віддає перевагу нескладним онлайн-програмам, де потрібно лише занести дані у форму і отримати результат.
Відео: розрахунок даху безкоштовним калькулятором
Для більш глибоких розрахунків є спеціальне програмне забезпечення, серед якого заслуговують на увагу ПЗ «Автокад», SCAD, 3D Max і безкоштовна програма «Аркон».
Відео: розрахунок мансардної покрівлі у програмі SCAD - підбір перерізів елементів
Роль кроквяної конструкції - утримувати вагу всіх навантажень, рівномірно розподіляти їх і передавати на стіни та фундамент. Тому від продуманого підходу до розрахунку залежить надійність, безпека, довголіття та привабливість усієї будови. Лише розібравшись у деталях облаштування кроквяного каркаса, можна впоратися з розрахунками самостійно або як мінімум проконтролювати сумлінність своїх підрядників та проектувальників, щоб за незнанням не переплачувати зайве. Успіхів вам.