Розрахунок і схеми вальмовой даху
Вальмові даху, звані іноді голландськими і данськими, відрізняє добротність, надійність і ефектний європейський дизайн. Кроквяна основа таких дахів складається з багатьох основних і підсилюючих елементів, що вимагають прорісовок або тривимірних креслень, точних розрахунків і виконання.
Різновиди вальмовой даху
До вальмовим дахах, крім базової класичної конструкції, що складається з двох трапецеїдальних скатів і двох трикутних торцевих вальм, відносяться і їх різновиди:
Полувальмовая двухскатная.
Полувальмовая чотирьохскатний.
Шатрова.
Вальмовая-фронтонна.
Кожна різновид має свою схему кроквяної системи. Далі ми розглядаємо і розраховуємо класичну вальмовую дах.
Схема і основні елементи
Для виконання розрахунку кроквяної системи потрібно ознайомитися з її базової схемою, основними і допоміжними елементами.
Основні елементи кроквяної системи
До основних елементів відносяться (див. Рис. Нижче):
Мауерлат. Являє собою брус, зафіксований по периметру зовнішніх стін з відступом від зовнішнього краю. Кріпиться до стіни. Мауерлат рассредотачиваемого навантаження від тиску крокв, пов'язує кроквяну систему зі стінами будинку, є основою покрівлі.
Коник. Верхня перекладина для скріплення крокв схилів даху. Висота розташування коника залежить від кута нахилу скатів. Надає системі жорсткість і міцність.
Центральні крокви скатів. Здійснюють опору решт коника на бічні сторони мауерлата. Таких елементів в системі 4 шт. - по 2 шт. на кожному схилі.
Центральні крокви вальм. Здійснюють опору решт коника на торцеві сторони мауерлата. Таких елементів в системі 2 шт. - по 1 шт. на кожній Вальме.
Накосние ноги (діагональні, кутові крокви). З'єднують кути мауерлата з торцями коника. Є частиною несучої конструкції. У кроквяної системі їх 4 шт.
Проміжні крокви скатів. Встановлюються паралельно центральним крокв ската між ними з однаковим кроком, спираючись на бічну частину мауерлата і брус коника. Якщо довжина коника незначна - можуть не застосовуватися.
Укорочені крокви скатів. Встановлюються паралельно центральним крокв скатів і мають змінну довжину - чим ближче до кута, тим коротше. Спираються на бічну частину мауерлата і накосние ноги. Кількість елементів залежить від кроку монтажу.
Укорочені крокви вальм або нарожнікі. Встановлюються паралельно центральним крокв вальм і мають змінну довжину - чим ближче до кута, тим коротше. Спираються на торцеву частину мауерлата і накосние ноги. Кількість елементів залежить від кроку монтажу.
Елементи посилення вальмовой кроквяної системи
Перераховані вище елементи є базовими, основними. Інші елементи призначені для посилення основних і застосовуються в відповідальних будівлях, наприклад, для житлових будинків:
Вертикальні стійки для підпору конькового бруса. Спираються на ригелі (див. Нижче), укладені паралельно торця будинку або лежень, розташований по поздовжній осі будівлі (якщо під ним - капітальна стіна).
Ригелі або затягування. Пов'язують попарно кроквяні ноги скатів. Служать опорою стійок і діагональним підкосила (див. Нижче). Можуть служити балками перекриття, якщо вони вбудовані в мауерлат або встановлені безпосередньо в поздовжні стіни будинку. Якщо затягування розташувати ближче до коника, вони стануть основою стелі горищного приміщення.
Діагональні підкоси (розкоси). Застосовують для збільшення жорсткості системи, якщо довжина крокв більше 4,5 м. Застосування подкосов дозволяє знизити перетин крокв, які вони підсилюють.
Шпренгель. Балка, що встановлюється в кутах мауерлата. Служить для монтажу стійки, підпирає і підсилює накосная ногу.
Вітрова балка. Служить для опору деформації крокв при рвучких, сильних вітрах. Кріпиться на крокви скатів зсередини, навскоси, з одного або обох сторін - залежить від вітрового навантаження в районі будівництва.
Кобила. Елемент меншого перетину, ніж самі крокви. Подовжує ногу крокв для організації схилу покрівлі в разі, коли єдиний елемент не виходить з-за обмеженої довжини пиломатеріалу або з міркувань економії.
Розрахунок кроквяної системи
Розрахунок системи включає вибір кута нахилу скатів і вальм і розрахунок довжин основних і допоміжних її елементів.
Вибір кута нахилу поздовжніх і торцевих скатів
Вибір кута скатів і вальм коливається в межах 25-45 ° і залежить від бажання мати горищне приміщення, прийнятого покрівельного матеріалу, оцінки статичних (вага покрівлі) і динамічних (вітрових, снігових) навантажень.
У шатрових дахах кут нахилу вальм і скатів однаковий. У вальмових дахах також часто приймають однакові кути з точки зору естетики, але вони можуть відрізнятися, якщо саме такою є задумка архітектора.
Ухил даху і покрівельні матеріали
Рекомендації щодо застосування покрівельних матеріалів
Для кращого розуміння алгоритму розрахунку розглянемо як приклад вальмовую дах будинку зі сторонами 8 і 12 м, і висотою розташування коника - 2,5 м. Кут нахилу скатів приймемо в 35 °, а кут нахилу вальм - 45 °.
Розрахунок основних стропильних елементів
Класична вальмовая дах являє собою два ската в формі трапеції, з'єднаних в конику, і дві вальми - торцевих ската в формі трикутників.
Для початку потрібно згадати деякі формули зі шкільної програми алгебри. Це відношення довжин сторін прямокутного трикутника, виражене через тригонометричну функцію кута і теорема Піфагора.
Тригонометричні функції гострого кута прямокутного трикутника
Зобразимо каркас кроквяної системи в аксонометричному вигляді:
Каркас вальмовой кроквяної системи
Виконаємо розрахунок основних елементів кроквяної системи.
1. Розрахуємо довжину центрального крокви вальм CD, яке є висотою рівнобедреного трикутника (вальми) і гіпотенузою прямокутного трикутника, висота якого дорівнює висоті коника (CE = 2,5 м). Кут нахилу вальми α = 45 °. Sin 45 ° = 0,71 (за таблицею Брадіса).
Згідно тригонометричного співвідношенню:
СD = CE / sin α = 2,5 / 0,71 = 3,52 м
2. Визначимо довжину коника K. Для цього з попереднього трикутника знайдемо довжину підстави ED, скориставшись теоремою Піфагора:
(Cм на рис)
Довжина будинку: BL = 12 м.
Довжина коника:
CF = 12 - 2,478 х 2 = 7,044 м
3. Довжина кутових крокв CA також може бути отримана з теореми Піфагора для трикутника ACD (див на рис). Половина ширини будинку AD = 8/2 = 4 м, CD = 3,52 м:
4. Довжина центральних крокв ската GF - гіпотенуза трикутника, катетами якого є висота коника H (CE) і половина ширини будинку AD: (див на рис)
Проміжні крокви скатів мають ту ж довжину. Їх кількість залежить від кроку і перетину брусів і визначається з розрахунку сукупної навантаження, в тому числі погодної.
Порівняємо максимальне, середнє і мінімальне перетин бруса при довжині 4,717 м (дивимося значення для 5,0 м).
При перетині 100х250 мм крок складе 215 см. При довжині коника 7,044 м число проміжних крокв складе: 7,044 / 2,15 = 3,28 відрізків. Округляємо в більшу сторону - до 4. Число проміжних крокв одного ската - 3 шт.
Обсяг пиломатеріалів на обидва ската:
0,1 · 0,25 · 4,717 · 3 · 2 = 0,708 м3
При перетині 75х200 мм крок складе 140 см. При довжині коника 7,044 м, число проміжних крокв складе: 7,044 / 1,4 = 5,03 відрізків. Число проміжних крокв одного ската - 4 шт.
Обсяг пиломатеріалів на обидва ската:
0,075 · 0,2 · 4,717 · 4 · 2 = 0,566 м3
При перетині 50х175 мм крок складе 60 см. При довжині коника 7,044 м число проміжних крокв складе: 7,044 / 0,6 = 11,74 відрізків. Округляємо в більшу сторону - до 12. Кількість проміжних крокв одного ската - 11 шт.
Обсяг пиломатеріалів на обидва ската:
0,05 · 0,175 · 4,717 · 11 · 2 = 0,908 м3
Отже, для нашої геометрії оптимальним з точки зору економіки варіантом буде перетин 75х200 мм при кроці 1,4 м.
5. Для розрахунку довжин укорочених крокв ската MN знову доведеться згадати шкільну програму, а саме правило подібності трикутників.
(На рис)
Великий трикутник, який нам потрібно посилити укороченими кроквами, має відомі розміри: GF = 4,717 м, ED = 2,478 м.
Якщо укорочені крокви будуть встановлені з тим же кроком, що і проміжні, їх кількість складе в кожному кутку по 1 шт.
2,478 м / 1,4 м = 1,77 шт.
Тобто утворюється два відрізки з одним укороченим кроквою в середині. Маленький трикутник матиме катет, в 2 рази менше ED:
BN = 2,478 / 2 = 1,239 м
Складаємо пропорцію подібних трикутників:
Виходячи з цього співвідношення: (на рис)
При такій висоті перетин крокви приймаємо по таблиці - 75х125 мм. Загальна кількість укорочених крокв обох скатів - 4 шт.
6. Визначення довжини вкорочених крокв вальм (нарожніков) виконується так само зі співвідношення подібних трикутників. Так як довжина центральних крокв вальм СD = 3,52 м, крок між укороченими кроквами може бути більше. При AD = 4 м укорочених крокв з кроком в 2 м буде по одній з кожного боку центрального крокви вальм:
(2 · 3,52) / 4 = 1,76 м
При такій висоті перетин крокви приймаємо 75х125 мм. Загальна кількість укорочених крокв обох вальм - 4 шт.
Увага! У наших розрахунках ми не враховували звис.
Розрахунок площі покрівельного покриття
Цей розрахунок зводиться до визначення площ трапеції (ската) і трикутника (вальми).
Площа трапеції і трикутника
Площа трапеції і трикутника
Виконаємо розрахунок для нашого прикладу.
1. Площа однієї вальми при CD = 3,52 м і AB = 8,0 м, з урахуванням схилу 0,5 м:
S = ((3,52 + 0,5) · (8 + 2 · 0,5)) / 2 = 18,09 м2
2. Площа одного ската при BL = 12 м, CF = 7,044 м, ED = 2,478 м, з урахуванням звисів:
S = (2,478 + 0,5) · ((12,0 + 2 · 0,5) + 7,044) / 2 = 29,85 м2
Сумарна площа покрівельного покриття:
SΣ = (18,09 + 29,85) · 2 = 95,88 м2
Порада! При покупці матеріалу враховуйте розкрій і неминучі втрати. Матеріал, вироблений елементами великої площі, для вальмових дахів не найоптимальніший варіант.
