Розрахунок крокв довжини, навантаження, перетину і кількості крокв на дах
Розрахунок крокв рекомендується виконувати максимально точно, виходячи з особливостей місця будівництва, зовнішнього навантаження на кроквяну систему, розмірів і конфігурації споруди, характеристик матеріалу для зведення даху.
Види навантажень на крокви
Будівництво похилого даху вимагає створення міцного каркаса - несучої конструкції покрівлі. На етапі проектування потрібно виконати розрахунок крокв, з метою визначення довжини і перетину елементів, які приймають на себе основні навантаження (постійні і змінні).
До постійних навантажень відноситься вага самого покрівельного пирога, який складається з зовнішнього покриття, обрешітки, гідроізоляційного шару, утеплювача, пароізоляції і внутрішньої обшивки горищного або мансардного приміщення. До цього ж типу навантажень відноситься вага обладнання або інших об'єктів, які планується розмістити на даху або закріпити на кроквах зсередини.
Під змінними навантаженнями мається на увазі вплив вітру і опадів, а також вага людини, що займається ремонтом або очищенням покрівлі. В цей же розряд входять і особливі навантаження, в тому числі сейсмічні - їх наявність висуває підвищені вимоги до надійності даху.
Розрахунок ваги покрівельного пирога
Перш ніж підійти до обчислення перетину кроквяної ноги односкатной, двосхилим або стегна стиль даху, важливо визначитися з вагою покрівельного пирога. Для цього потрібно провести розрахунок, формула якого гранично проста: підсумовується вага одного квадратного метра кожного шару покрівельної системи, а отриманий результат множиться на 1,1 - поправочний коефіцієнт, що дозволяє підвищити надійність конструкції на 10%.
Таким чином, стандартний розрахунок ваги покрівлі виглядає наступним чином. (Вага 1 м 2 обрешітки + вага 1м 2 покрівельного покриття + вага 1 м 2 гідроізоляції + вага 1 м 2 утеплювача) × 1,1 = вага покрівельного пирога з урахуванням поправочного коефіцієнта. При використанні більшості популярних покрівельних матеріалів (за винятком найбільш важких) дана навантаження на крокви не перевищує 50 кг / м 2.
Розробляючи проект односкатной або двосхилим даху досить орієнтуватися на вагу покрівельного пирога, рівний 55 кг / м 2. Такий підхід дозволить звести каркас покрівлі з запасом по міцності і надалі змінювати вид покрівельного покриття без перерахунку кроквяної системи.
Снігові і вітрові навантаження
Для багатьох регіоновУкаіни актуальним є питання снігових навантажень на крокви - від кроквяної ноги потрібно витримувати, що не деформуючись, тяжкість накопичився снігу. Чим менше кут нахилу покрівлі (зазвичай це відноситься до односкатной конструкції), тим вище снігові навантаження. Будівництво практично плоскою односхилим даху вимагає використання крокв великого перерізу і мінімального кроку їх монтажу. При цьому слід регулярно займатися очищенням односкатной покрівлі, кут нахилу якої не перевищує 25 °.
Формула S = Sg × μ дозволяє обчислити снігове навантаження (S). При цьому:
- Sg - довідкове значення ваги снігового покриву на 1 квадратному метрі горизонтальній поверхні (вибирається по таблиці в БНіП "Кроквяні системи» в залежності від регіону будівництва);
- μ - поправочний коефіцієнт, величина якого визначається кутом нахилу даху.
Коефіцієнт μ дорівнює:
- 1,0 - кут нахилу ската до 25 °;
- 0,7 - кут нахилу ската від 25 до 60 °.
Для обчислення вітрового навантаження (W) застосовується формула W = Wo × k, де:
- Wo - довідкове значення вітрового навантаження, характерною для конкретного регіону (вибирається по таблиці);
- k - поправочний коефіцієнт, значення якого залежить від висоти споруди і типу місцевості.
А - відкрита місцевість (поле, степ, узбережжя);
Б - міська забудова, ліс.
Взаємозв'язок перетину і довжини крокв
Розрахунок довжини крокв виконати досить просто, якщо взяти до уваги, що практично вся дах являє собою систему трикутників (неважливо, мова про односкатной, двосхилим або складній покрівлі). Знаючи довжину стін споруди, кут нахилу ската або висоту коника, за допомогою теореми Піфагора обчислюється довжина кроквяної ноги від краю стіни до коника. До отриманого значення потрібно додати величину карнизного звису (якщо крокви будуть виступати за край стіни). У деяких випадках карнизний звис формується за рахунок установки кобилок - дощок для нарощування кроквяної ноги. Довжина кобилок підсумовується до довжини крокви при розрахунку площі даху - це дозволить визначити точну кількість матеріалів для монтажу покрівельного пирога.
Щоб визначити, дошка або брус якого перетину підходить для зведення конкретної односкатной, щипцевій або стегна стиль даху, можна скористатися таблицею стандартів, в якій наведено відповідності між такими параметрами, як товщина пиломатеріалу, довжина кроквяної ноги і крок установки крокв.
Параметри перетину крокв варіюються від 40 × 150 мм до 100 × 250 мм. Довжина кроквяної ноги залежить від кута нахилу ската і довжини прольоту між протилежними стінами. При збільшенні кута нахилу ската збільшується довжина крокви, що вимагає використання пиломатеріалу більшого перетину для забезпечення необхідної міцності конструкції. При цьому снігове навантаження на дах зменшується, і можна зробити крок установки крокв більш рідкісним. У той же час, зменшення кроку крокв веде до зростання сумарного навантаження на кроквяну ногу.
Виконуючи розрахунок, необхідно брати до уваги всі фактори, щоб домогтися необхідної міцності каркасу даху, в тому числі враховувати характеристики деревини (щільність, ступінь вологості, якість) при зведенні дерев'яних конструкцій, товщину елементів з металу - при будівництві металевих каркасів даху.
Несуча конструкція даху повинна мати високий ступінь жорсткості - потрібно виключити прогин крокв під навантаженнями. Прогин виникає, якщо були допущені помилки при обчисленні перетину елементів даху і кроку установки крокв. Якщо прогин крокв був виявлений після монтажу покрівлі, можна використовувати додаткові елементи (підкоси) для додання жорсткості конструкції. Якщо довжина кроквяної ноги односкатной, щипцевій або вальмового даху перевищує 4,5 метра, без установки підкосів прогин може утворитися незалежно від перетину дерев'яних стропильних ніг. Це слід враховувати, виконуючи розрахунок довжини крокв.
Основні принципи розрахунку базуються на тому, що вибір товщини бруса залежить від сумарного навантаження на дах. Збільшення товщини крокви веде до підвищення міцності даху, дозволяє виключити прогин, але при цьому істотно зростає сумарна вага кроквяної системи, тобто, підвищуються навантаження на будівельні конструкції і фундамент. Крокви на житлових будинках встановлюють з кроком 60 - 100 см, конкретна величина залежить від:
- розрахункового навантаження;
- перетину крокв;
- характеристик покрівельного матеріалу;
- кута нахилу скатів;
- ширини теплоізоляційного матеріалу.
Розрахунок кількості крокв безпосередньо пов'язаний з кроком їх установки. Спочатку підбирається відповідний крок монтажу, потім довжину стіни слід розділити на дане значення, додати до результату одиницю і округлити число. Поділивши довжину стіни на отриманий результат, можна отримати шуканий проміжок між кроквами.
При визначенні кількості крокв на одному схилі важливо пам'ятати, що враховується відстань між осями крокв.
Кроквяні конструкції з металу
У приватному житловому будівництві використання металевих кроквяних систем зустрічається рідше, так як каркас з металу потрібно монтувати за допомогою зварювання - це веде до збільшення складності та обсягу робіт. Можна замовити виготовлення конструкції на виробництві, але її монтаж вимагає застосування спецтехніки. Проектування каркасу даху з металу вимагає точного розрахунку і дотримання розмірів всіх елементів, оскільки відсутня можливість підігнати деталь безпосередньо при монтажі.
До міцності металевих кроквяних систем немає претензій: використання металопрофілю дозволяє виключити прогин крокв навіть при перекритті великих прольотів без установки додаткових елементів для міцності і жорсткості. Крокви з металу можуть перекривати прольоти більше 10 метрів, не утворюючи прогин під розрахунковими навантаженнями.
Виконуючи розрахунок кроквяної системи з металу, слід враховувати вагу матеріалу, навантаження на будівельні конструкції і фундамент. Параметри міцності металевих крокв і їх високий опір навантажень на прогин дозволяє значно скоротити кількість даних елементів в порівнянні з дерев'яною конструкцією.
Розрахунок металевого каркаса даху слід вести, базуючись на довідкових значеннях міцності елементів (швелерів, куточків, балок і т.д.) в залежності від їх форми і товщини. Слід враховувати розміри прольотів і кут нахилу скатів.
Опорна конструкція для кроквяної системи з металу (мауерлат) повинен являти собою металеву балку, надійно закріплену на верхньому краї стіни.