Как рассчитать площадь двускатной крыши?

Иногда о расчёте площади двухскатной крыши вспоминают только тогда, когда уже обустроен каркас и построены стропила. А зря: об этом следует думать ещё на стадии разработки планировочного решения частного дома.

Такая последовательность действий обусловлена тем, что возможности двухскатных крыш довольно широки – от удобств удаления наружной влаги с кровли, до планировки чердачного помещения, а то и мансарды.

Исходные данные для расчёта

В окончательном варианте планировки должны быть известны точные ответы на следующие вопросы:

1. Объём, который предполагается выделить под будущие чердачные/мансардные помещения?
2. Какой планируется ширина дома (длина тоже, но это не так критично)?
3. Каким образом будет выполняться обогрев здания в холодную пору года (проще говоря, нужны дымоходы или нет)?
4. Будет ли крыша с прямым или наклонным фронтоном? Сколько их будет – один или два?
5. Планируются ли свесы и какой формы?
6. Двухскатная крыша будет симметричной или асимметричной?

Другие вопросы носят вспомогательный характер и их можно успешно решать уже в процессе самого строительства. Рассмотрим важность чётких ответов на приведенные вопросы.

В наших условиях оба ската крыши будут иметь в плане форму прямоугольника. При этом меньшая сторона определит высоту стропильной системы, а, следовательно, и высоту крыши по её продольной осевой линии. Чем больше значение этого параметра, тем выше будет чердак, а при грамотно спроектированной стропильной системе – в перспективе и мансарда.

При наличии мансарды владельцы будущего жилья не сильно проиграют в вертикальных нагрузках на стены и фундамент, зато существенно выиграют в бытовых возможностях постройки.

От объёма чердачного помещения (в частности, его высоты) зависит решение о сооружении стропил по висячей схеме, когда пространство дополнительно увеличивается, а прочность верно выбранных стропильных конструкций не изменится.

От решения по перспективному использованию чердачного пространства зависит также выбор типа лестниц, внутренних перегородок, элементов системы отопления и т.п. Соответственно, должна быть известна схема вентиляции/кондиционирования, что зависит от месторасположения будущего дома относительно сторон света и направления господствующих ветров в данной местности.

В качестве примера составляющих двухскатной крыши частного одноэтажного дома с закрытой верандой можно привести план, представленный на рис. 1 — изометрия внешнего вида дома:

Последовательность вычислений и применяемые формулы

Для обычной двухскатной крыши её поперечное сечение имеет вид, показанный на рис. 2. Это – треугольник (причём любой, хотя любители «правильности» предпочтут равнобедренный). Для нас интерес представляет гипотенуза С этого треугольника при известных значениях катетов. Один из них устанавливает высоту чердачного помещения, и соответственно, высоту центрального стропильного узла, второй равен половине ширины дома.

В свою очередь, высота определяется углом ската крыши. Если исходить из удобства передвижения по чердаку, то его высота А в осевом сечении должна быть не менее 2,5…3 м. После этого можно принять решение о ширине дома (В – половина ширины), руководствуясь рекомендуемыми значениями углов ската ?. Они зависят не только от климатических условий района строительства, но и от принимаемого по проекту материала кровли.

Углы наклона ската (для симметричной крыши) чаще всего принимают следующими:

Уклон, %	Угол ската, град
14,5	8,0
18,5	10,5
39,5	21,5
45,0	25,5
58,0	30,0

При этом уклоны менее 14 % не обеспечат самопроизвольное удаление влаги с крыши, а более 60 приведут к неоправданному увеличению высоты крыши и ухудшат её аэродинамику.

Используют также изограмму потоков естественного (слева) и искусственного (справа) потоков воздуха, которые будут наблюдаться в чердачном помещении одноэтажного дома с соотношением длины к ширине от 1:2 до 1:4 (см. рис. 3 ниже).

Как следует из рисунка, при увеличении угла скатности крыши увеличивается площадь застойных зон по оси дома, которые подлежат принудительной вентиляции, а при снижении этого угла наблюдаются такие же застойные зоны, но в местах примыкания стропил к каркасу. Площадь таких зон растёт с увеличением ширины дома.

Таким образом, чтобы посчитать площадь S одного ската симметричной крыши, нужно взять обычную формулу площади прямоугольника (обозначения см. на рис. 1 и на рис. 2):

S = CL = AL/sin? = BL/cos?, где L – принятая длина крыши (при наличии свесов значение L увеличивают на 0,5…0,8 м).

Как высчитать размеры двускатной кровли?

Как быть тем, что задался вопросом о площади двухскатной крыши уже после окончания работ по обустройству стропил? Наиболее существенным здесь является определение фактического угла ската крыши.

Если расчёт по каким-то причинам невозможен, придётся воспользоваться угломером, длина подвижных линеек которого – не менее 100 см. Инструмент не очень распространён, поэтому придётся его купить или арендовать у более запасливых застройщиков.

Работать со строительным угломером следует так. Одна из линеек прикладывается к горизонтальной части любого из стропильных узлов, а вторая – к наклонной части узла. Угол наклона стропил определится по показаниям механической шкалы, которая расположена в створе между линейками (см. рис.4).

Поскольку точность замеров таким угломером не превышает ±0,1⁰, то аналогичные отсчёты лучше выполнять для всех стропильных узлов.

Некоторые профессиональные кровельщики работают с упрощённым вариантом таких угломеров, которые представляют собой шарнирно соединённую пару уголков. Однако, если опыт подобных измерений невелик, пользоваться таким инструментом не стоит, поскольку угол наклона позиционируется лишь для наиболее распространённых значений, например, 30⁰.

Несколько сложнее работают механические угломеры, снабжённые нониусом (см. рис. 5). Нониус предварительно следует установить на нулевую отметку и такое положение зафиксировать упором.

Затем необходимо поворачивать подвижную линейку до тех пор, пока она не соприкоснётся с другой измеряемой поверхностью. Отсчёт уклона/ската производится по шкале нониуса. Нониусные угломеры относятся к инструментам повышенной точности, а потому подлежат периодической поверке.

Приобретая нониусный угломер для постоянного применения, следует ориентироваться на модели с удлинёнными линейками, наличие которых увеличивает точность отсчёта.

Из соображений безопасности работать с механическими угломерами нужно с внутренней поверхностью стропил. Это несколько снижает точность показаний, поскольку брусья стропильных узлов не всегда имеют точно параллельные между собой поверхности.

Причина, по которой вы не должны полагаться на визуальное восприятие или оценку значения ската, довольно очевидна: точность. Многие современные жилые дома имеют крыши с несколькими углами наклона, а особенности крыши со слуховыми окнами или другими усложняющими крышу элементами.

Для надежных точных измерений, по результатам которых вы сможете с уверенностью заказывать кровельные материалы, лучше измерять уклон каждой плоскости крыши.

Современным, простым и удобным для использования является способ измерения с помощью смартфона. Используя его возможности, можно оценить угол ската кровли не только строящегося, но даже построенного дома. Цифровой способ измерения углов считается единственным методом, при помощи которого наклон ската можно определить дистанционно.

Подобную работу проводят с помощью мобильного приложения RoofSnap для iOS. Работает оно следующим образом:

• Вводится адрес дома.
• Загружается приложение RoofSnap.
• В телефон загружаем изображение дома высокой чёткости.
• Нажав на изображение Apple или на значок Google Street View на экране, получается фактический угол уклона крыши.

Далее в выбранном источнике изображений прикасаются к значку компаса на экране, чтобы открыть цифровую карточку поля. Полученная картинка масштабируется и может перемещаться по экрану, пока не совмещается с одним из изображений, которое моделирует структуру кровли.

После того, как уклон измерен, пользователь может вернуться к диаграмме крыши и применить оптимизированные значения уклона следующим касанием (см. рис. 6). Далее RoofSnap применит это значение шага к выполненным линейным измерениям, так что математические расчёты не потребуются.

Разработчик данного программного обеспечения предусматривает бесплатный пробный период, удобный тем застройщикам, для которых кровельное дело не является основным.

Заключение

Полученные данные используются для определения потребности в кровельных материалах. Учитывая их дополнительный расход для случая кровли со сложной конфигурацией (места дымоходов, свесы, вентиляционные каналы и т.п.) рекомендуется итоговый результат увеличить на 10…15 %.