Розрахунок кроквяної системи двосхилий, односхилий та вальмового даху
Розрахунок кроквяної системи – найважливіший етап проектування даху. Похибки в розрахунках можуть спричинити недостатню міцність конструкцій, внаслідок чого покрівля в процесі експлуатації деформується або зруйнується.
Підготовчий етап
Перш ніж приступати до розрахунку майбутньої кроквяної системи, важливо визначитися з конфігурацією покрівлі та вибрати матеріал, з якого вона буде виконана.Визначаючи постійні навантаження, які будуть впливати на сам покрівельний каркас і передаватися на стіни та фундамент, слід підрахувати вагу:
- дерев'яні елементи каркасу;
- покрівельного покриття;
- тепло-, гідро- та пароізоляційних матеріалів;
- внутрішньої обшивки даху.
Загальна вага дерев'яних крокв, прогонів, підкосів, стійок та інших елементів односхилих, шатрових, ламаних, вальмових або будь-яких інших дахів залежить не тільки від перерізу пиломатеріалу, але і від таких параметрів, як щільність і вологість деревини.Обрізний пиломатеріал (бажано хвойних порід) повинен мати вологість до 18%. Скориставшись довідковими даними, можна підрахувати загальну вагу конструкцій після попереднього розрахунку кроку установки і перерізу крокв.
Розрахункове навантаження визначається з урахуванням впливу на покрівлю зовнішніх факторів. До них відносяться атмосферні явища (снігове та вітрове навантаження), роботи з очищення або ремонту покрівлі (дах повинен витримувати вагу людини). Ступінь атмосферного впливу залежить від кліматичних особливостей місцевості та кута нахилу покрівлі.
Методика, за якою ведеться розрахунок навантажень, передбачає використання даних, зазначених у відповідних БНіП. Використовуючитаблиці, можна вибрати оптимальний кут нахилу скатів покрівлі в залежності від обраного покрівельного матеріалу та передбачуваних снігових та вітрових навантажень. Даний параметр дозволяє обчислити необхідні розміри кроквяних ніг та крок їх встановлення. Детальна схема каркаса допоможе скоригувати ті чи інші параметри: наприклад, можна підігнати крок крокв до ширини утеплювача для даху.
Конфігурація та розміри крокв повинні бути зафіксовані у проекті покрівельної конструкції. Якщо під час будівництва приймається рішення замінити вказаний у проекті покрівельний матеріал більш важким, необхідно виконати перерахунок кроквяної системи, додати елементи, що підвищують міцність каркасу.
Принципи розрахунку кроквяної системи
Розрахунок кроквяної системи зазвичай розглядається на прикладі односхилим або двосхилим даху. Каркас двосхилий даху повинен бути жорстким і рівномірно розподіляти навантаження на будівельні конструкції та фундамент. Підсумувавши постійні та додаткові (тимчасові) навантаження, в отриманий розрахунок необхідно внести поправний коефіцієнт. Підвищити міцність кроквяної системи на 10% дозволить коефіцієнт 1,1. Додаткову міцність у розмірі 40% додасть коефіцієнт 1,4.
Виконуючи розрахунок каркаса двосхилий покрівлі, важливо враховувати взаємозв'язок між перетином крокв та кроком їх встановлення. Взаємозалежність також існує між кутом нахилу ската та покрівельним матеріалом: розрахунок кута ската може виконуватися відповідно до ваги та особливостей монтажу вибраного покрівельного матеріалу, і навпаки – тип покриття даху підбирається виходячи зі ступеня нахилу скатів. Для виготовлення кроквяних ніг при зведенні двосхилим даху зазвичай використовується дошка або брус перетином від 40×150 мм до 100×250 мм, при цьому дошкатовщиною 40 мм може застосовуватись лише для легких господарських будівель.
Розробка проекту двосхилим даху може виконуватися на підставі таблиць з довідників, де наводяться розміри крокв, розраховані на підставі середніх та питомих величин ухилів, навантажень та інших параметрів.Важливо враховувати кліматичні умови та використовувати поправочні коефіцієнти.
На вибір перерізу крокв впливає і тип кроквяної системи, обраний для монтажу двосхилий покрівлі. Це навісні або висячі крокви. Наслонні крокви, що спираються на коньковий прогін, встановлений на стійках, працюють на вигин. Кроквяні ноги висячих ферм - на вигин і стиск, при цьому передаючи на стіни навантаження, що розпирає. Щоб забезпечити жорсткість висячої ферми та зняти навантаження на розпір, встановлюються затяжки – перемички, що зв'язують кроквяні ноги двосхилий конструкції.
Особливості розрахунку односхилий конструкції
Розрахунок кроквяної системи при будівництві односхилого даху відноситься до найпростіших.Насамперед слід визначити відповідний кут нахилу дерев'яного односхилий даху, при цьому:
- кут нахилу до 30 ° підвищить снігове навантаження на кроквяну систему і вимагатиме регулярного очищення снігу;
- дах зі схилом більше 60° відрізняється підвищеною парусністю і піддаєтьсявисоким вітровим навантаженням.
Щоб кут ската односхилим даху відповідав розрахунковому, слід забезпечити необхідний перепад висот протилежних стін. Розрахунок перерізу та кроку установки крокв односхилим даху виконується залежно від ваги покрівельного матеріалу. Складність конструкції та використання додаткових елементів залежить від довжини прольоту, який необхідно перекрити при зведенні односхилих покрівлі. Якщо проліт не перевищує 4,5 метрів, установка підкосів не потрібна, в інших випадках будівництво односхилих дахів пов'язане з монтажем опорних конструкцій під кроквяну ногу, щоб уникнути її вигину під навантаженнями.
Оптимальні параметри шатрового даху
Особливістю шатрової покрівлі є наявність скатів трикутної форми – вальм. На відміну від класичної вальмової, діагональні крокви шатрового даху верхньою частиною кріпляться один до одного, утворюючи єдиний вузол у верхній точці. Влаштування шатрової конструкції виконується на будинках зі стінами однакової ширини. Це багато в чому визначає принципи розрахунку такої кроквяної системи.
Виходячи з довжини стіни та кута нахилу скату шатрової системи (оптимальне значення - 30-40 °) можна обчислити висоту ковзана. Потім обчислюється довжина діагональних крокв, до якої слід додати величину звису карнизного шатрового даху. Отримана довжина кроквяної ноги дає можливість розрахувати параметри нижньої частини схилу та визначити площу шатрової покрівлі. Даний спосіб дозволяє дізнатися, скільки матеріалу знадобиться для будівництва шатрової покрівельної системи.
Специфіка зведення вальмового даху
Розрахунок кроквяної системи при облаштуванні вальмового даху має свої особливості. Важливо правильно виконати розрахунок кута нахилу таперерізу діагональних крокв, які утворюють трикутні скати на торцях вальмової покрівлі. Надійність вальмової кроквяної системи багато в чому залежить від несучої здатності накісних крокв.
Схема вальмового даху може мати на увазі застосування наслонних або висячих крокв, або їх поєднання. Розрахунок таких елементів вальмової покрівлі, як підкоси, затяжки, шпренгелі виконуються виходячи з навантажень, які випробовуватиме кроквяна система. Після попереднього розрахунку перерізів та довжини всіх деталей каркасу вальмової покрівлі важливо зробити перерахунок з урахуванням ваги матеріалу, що використовується.
Влаштування ламаного даху
Проект ламаного даху повинен відображати особливості її кроквяної системи – форму покрівлі, геометричні параметри, кути нахилу скатів. Надійність ламаного даху багато в чому залежить від несучої здатності опорного каркаса, до стійк якого виконується кріплення нижніх крокв ламаної конструкції. На цей каркас встановлюються кроквяні ферми, що утворюють верхню частину ламаної покрівлі.
Затяжки скріплюють кроквяні ноги ламаної покрівлі. Крім того, затягування виконує функцію основи для монтажу стелі мансарди ламаного даху. Розрахунок елементів ламаної покрівлі виконується з урахуванням виду покрівельного матеріалу та кута нахилу нижніх та верхніх крокв.
Будівництво навісу
Зведення навісу дозволяє облаштувати літню кухню, веранду біля будинку, альтанку чи майданчик для барбекю. Кроквяну систему навісу, що окремо стоїть або примикає до будівлі, найчастіше виконують з дерева, але можливе і застосування металу, особливо в поєднанні з полікарбонатом. Вибір матеріалу залежить від призначення навісу та умов його експлуатації.
Розрахунок перерізу опор для навісу ведеться з урахуванням навантажень, насампередчерга атмосферних. Найчастіше конструкція навісу є покрівельний скат, встановлений на опорах різної висоти. Якщо крокви навісу повинні перекрити проліт понад 4,5 метри, необхідний монтаж додаткових опор. Верхній край навісу може монтуватись до стіни будівлі. У цьому випадку схема кріплення балки для опори крокв навісу може бути різною: балка монтується безпосередньо до стіни або примикає до неї, покладена на вертикальні стійки.