Поиск по блогу:

среда, 4 июля 2012 г.

Чтобы крыша не ехала…

Если добрались в проекте дома до крыши, значит не за горами расчёт фундамента, а там — и начало строительства.

От мансардной крыши я отказался сразу: хочется иметь полноценный второй этаж с нормальной высотой потолка. Критики утверждают, что отказ от мансардной крыши чреват дополнительными расходами на чердачное перекрытие, но я считаю это меньшим злом по сравнению с необходимостью утеплять крышу, имеющую отрицательный наклон (моя схема предполагает холодную крышу) — утеплять горизонтальное чердачное перекрытие гораздо проще и дешевле.

Что не вызывает сомнений и колебаний, так это конструкция крыши: двускатная наслонная с дополнительными центральными опорами на срединную несущую стену дома.

Читать дальше...
Угол наклона тоже выбирался из соображений экономии и рационального использования материалов. Ход рассуждений был таким: длина пролёта балки чердачного перекрытия (половина внутренней ширины второго этажа) составляет 4250 мм, ближайший разумный размер пиломатериалов для стропил равен 5,5 м (4,5 и 5 всё–таки маловаты: крыша будет уж чересчур покатой). Стропила такой длины, при высоте конькового прогона над мауэрлатом 2,15 м, образуют угол 27° (уклон 1:1,98 или 50,5%). Кстати, мне потребовалось некоторое время, чтобы самому разобраться с уклонами, поэтому я составил краткую памятку по терминам и их значениям для «товарищей по несчастью».

Угол наклона крыши отмечен жёлтым цветом и может изменяться от 0° (плоская крыша) до 60° (островерхая крыша). Бо́льшие значения угла наклона не имеют практического смысла.

Уклон крыши — отношение её высоты (синий отрезок на рисунке) к ширине (чёрный отрезок). Обозначается парой чисел, разделённых двоеточием, например, 1:3 — ширина крыша в три раза больше высоты: это может быть крыша высотой 1,5 м и шириной 4,5 м. Красный отрезок олицетворяет скат крыши.

Если рассматривать величину уклона как простую дробь и преобразовать её в десятичную, то есть выполнить деление, то получим значение уклона в процентах (конечно же, придётся умножить результат на 100). Так, уклон 1:3 из предыдущего примера можно представить ещё и как 33,3% (1/3×100)


Вы повторили мои вычисления и не получили те же результаты с теми же исходными данными? Они и не могли получиться! Даже если пользоваться удобной таблицей перевода различных способов выражения уклона (пропорции, проценты, градусы), то (ссылка к 2017 году устарела) для указанных размеров получается совсем другая величина — примерно 15,9° (1:3,4 или 28,7%). Но ошибки в моих расчётах нет: просто из 5,5 м общей длины стропила 580 мм предназначены для бокового свеса и 160 мм — для монтажного припуска на коньковом прогоне (не являются эффективной рабочей составляющей стропил), таким образом длина стропильной балки между опорами (мауэрлатом и коньковым прогоном) составит 4760 мм, а для этой величины значение уклона составляет 1,976744186046511627906976744186.

В отношении экономии можно, конечно, поспорить: на стропильной системе сэкономил, зато кровельных материалов потребуется больше. В своём первоначальном проектировочном порыве я назначил длину стропила 5,2 м, но очень мне не понравился общий вид — ранил мои эстетические чувства (тогда уж в пору делать плоскую крышу). Впрочем, разница составила 5,4%, так что «неприятность эту мы переживём».

Теперь незаметно подкрадываемся к расчётам стропильной системы. Для вычислений потребуется знание величин нагрузок, которые действуют на крышу:
  • снеговая нагрузка,
  • ветровая нагрузка,
  • вес кровельного материала,
  • собственный вес стропильной системы.

Киев (и, соответственно, область) находится во II снеговом районе и расчётная величина снеговой нагрузки на горизонтальную поверхность составляет 180 кгс/м². С учётом проектного угла наклона крыши (27°) окончательное значение снеговой нагрузки составляет 126 кгс/м² (поправочный коэффициент 0,7).

Что касается нашего ветрового района (тоже II) , то для него нормативное значение ветровой нагрузки принимается равным 30 кгс/м²

Итого, суммарная климатическая нагрузка составляет 156 кгс/м²

Выбор кровельного материала для покрытия крыши зависит от двух основных факторов: веса (у меня должен быть лёгкий дом) и цены (я строю экономичный дом). Неплохо, если кровельный материал окажется долговечным (реже придётся ремонтировать), прочным (кто ж не хочет крепкую крышу).

масса (кг/м²)цена (грн/м²)долговечность (лет)
Керамическая черепица>40160–500100
Полимерпесчаная черепица2070–8050
Безасбестовый шифер14–2254–5750
Битумная черепица8–1180–13030
Профнастил5–1140–7010
Металлочерепица5–753–6510
Еврошифер
(ондулин, нулин, гутта ондура)
3–43220

По весу несомненным лидером (в смысле малой массы) является ондура (еврошифер нового поколения), привлекательно выглядит и металлочерепица, но она требует более серьёзных мероприятий по звукоизоляции (когда дождь барабанит по железной крыше в доме очень шумно), подвержена коррозии, непроста в установке (опасность повреждения наружного покрытия). Профнастил может рассматриваться для покрытия кровли хозяйственных построек и, фактически, не отличается от металлочерепицы по своим эксплуатационным свойствам.

Следующая в числе нетяжёлых — битумная черепица, но лёгкость её мнимая: этот вид кровельного материла требует весьма основательной жёсткой и ровной подложки (например, из ОСП), что добавляет не только веса, но и стоимости (а она и без того немаленькая).

Ещё глаз цепляется за EcoDach — безасбестовый (волокнистоцементный, с содержанием цемента более 90%) шифер, который производится в Ивано–Франковске по европейской технологии. Название говорит само за себя: эко — про экологию, дах — по–украински «крыша». Тяжеловат он, правда, и несколько дороже еврошифера… Зато ветру, может быть, будет труднее сорвать его.

В общем, приму–ка я для расчёта значение 22 кгс/м² — даже если решусь потом на еврошифер, то запас не помешает.

Последний компонент нагрузки — собственный вес стропильной системы. Здесь придётся действовать последовательными приближениями: на данный момент размеры балок не определены (их только предстоит подобрать). Начнём с 80×200×5500 — такого же сечения балки применялись для цокольного перекрытия дома. Весит такая балка 43 кг, то есть при расстоянии между стропилами в 0,47 м на одном метре окажутся две балки (62 кг) и на один квадратный метр придётся максимум 15 кг. Кроме того, поверх стропил (под шифером) будет установлена обрешётка из доски–дюймовки, а это ещё 9 кг на квадратный метр; итого — 67 кгс/м².


Используя собранные исходные данные, я засунул их в простенькую расчётную программульку Стропила 1.0.1. Результат получен отрицательный: однопролётная балка (одна опора на мауэрлате, вторая — на коньковом прогоне) не обеспечивает прочности по прогибу. И это при расстоянии между стропилами всего 470 мм!

Решение пришло при установке дополнительной опоры посредине стропила: балка 50×150×5500 при расстоянии между балками 950 мм обеспечивает 9,3% запаса по прочности и 15% запаса по прогибу. Получилось то, что изображено на правой картинке. Осталось посчитать вес конструкции:
  • стропила 50×150×5500: 28 штук, 600 кг,
  • мауэрлаты и коньковый прогон 100×150×12050: 3 шт, 290 кг,
  • распорки (срединные опоры стропил) 50×150×2500: 20 шт, 206кг,
  • центральные внутренние стойки 100×150×2200: 10 шт, 180 кг,
  • центральные фронтальные стойки 150×150×2200: 2 шт, 50 кг,
  • стойки фронтальных стен чердака 50×150×14400: 2 шт, 112 кг,
  • обрешётка 25×120×12000: 64 шт, 1260 кг,
  • волокнистоцементный шифер 5,5×12×22: 2 ската, 3300 кг (с учётом 13% запаса на перехлёст листов),
  • рубероид 5,5×12×2: 2 ската, 290 кг (с учётом 10% запаса на перекрытие слоёв) — подкладочный слой под шифер (на обрешётку) для гидроизоляции, дополнительной ветроизоляции и для возможного ограждения теплоизоляции на случай, если изначально холодную крышу вдруг потребуется утеплить. Мимоходом узнал много интересного и полезного о рубероидах (евро и неевро) на сайте одного из украинских производителей.

Суммарный вес крыши — 6300 кг. С учётом маловероятной (но полностью неисключаемой) теплоизоляции межстропильных пространств и зашивки их лёгонькими материалами, расчётный вес всей крыши принимается равным 8 тонн. Кстати, если использовать ондуру (еврошифер) вместо ЭкоДаха, но крыша окажется легче на 2 тонны (25%) — «информация к размышлению», как говаривал Ефим Копелян, когда Штирлиц хитро помалкивал.

Но это всё не окончательно: дополнительный расчёт (и проверку моей концепции) произведёт исполнитель работ (по крайней мере, я очень на это надеюсь).


Комментариев нет:

Отправить комментарий