Запорука успіху будь-якого починання – правильний розрахунок, і це стосується навіть будівництва даху. Як розрахувати висоту даху і що найчастіше впливає на її висоту, як правильно спланувати горище і дізнатися, чим відрізняється коник від крокви – все це розглядаємо далі.
Що таке дах і з чого він складається
Дах – основний елемент будь-якої будівлі. Пряме її призначення – захист від атмосферних опадів та впливу прямих сонячних променів влітку та від холоду у зимову пору року. Але, крім суто практичного призначення, вона несе ще й естетичну функцію. Цей конструктивний елемент будинку видно здалеку, від його вигляду судять про власників, а різні дизайнерські рішення додають житловому будинку неповторності та унікальності.
Існують три основні види дахів:
- односхилий;
- двосхилий
- чотирисхилий.
Найпопулярніший з цих трьох видів – двосхилий, класична споруда, що зовні нагадує перегорнуту розкриту книгу. Будинки з таким дахом можна зустріти практично в будь-якому котеджному селищі, саме таке споруджують над гаражами та господарськими спорудами.
Центральний конструкційний елемент покрівлі – крокви. Це похилі бруси, які беруть він основне навантаження. Два крокви, з’єднані разом, утворюють конструкцію у вигляді трикутника. Декілька таких трикутників, поставлених один за одним і з’єднані між собою лагами, складають каркас даху. На такий каркас укладається утеплювач та покрівельний матеріал.
Самі крокви кріпляться внизу до спеціальної балки – мауерлат. Основний метод кріплення, при якому зберігається кут нахилу ската – вирубка крокв приблизно на 1/3 її товщини і закріплення за допомогою скоб, болтів, стягуючих брусів тощо на мауерлаті.
Два торцеві «трикутники» прийнято називати фронтонами. Таке їх виділення із загального ряду цілком зрозуміло – ці пари з’єднаних крокв видно зовні і до їхнього зовнішнього вигляду пред’являються підвищені вимоги.
Нижня частина крокв, що виходить за межі коробки будинку, утворює карниз, який не дає накопичуватися дощовим калюжам і купам снігу прямо біля стіни, а виносить їх на деяку відстань.
Ребро в місці з’єднання двох похилих поверхонь називається ковзанком, а безпосередньо сам горизонтальний брус, на який спираються кроквяні ноги – брус коньковий або коньковий прогін.
Від чого залежить висота даху
Розрахунок висоти даху зводиться до знаходження оптимального кута нахилу складових її площин. Цю цифру впливають кілька чинників, кожен із яких або підвищує, або знижує висоту навісу. Розглянемо кожен із них окремо.
Атмосферні опади
Тут швидше заведено говорити не про дощ, адже рідка вода стікає з поверхні з будь-яким кутом нахилу, а про сніг, точніше снігове навантаження. Справа в тому, що нагромаджені за зиму на даху маси снігу важать дуже багато і додають додаткове навантаження на несучі конструкції даху. Тому найкраще, щоб сніг не затримувався на даху, а падав на землю під впливом сили тяжіння. Це особливо актуально у тих регіонах, де випадають значні снігові опади. Для таких областей оптимальний кут схилу даху – не менше 45 °.
Вітрове навантаження
Сильний поривчастий вітер, який переважає на місцевості, вимагає, щоб дах був навпаки, похилим і пологим, не більше 20° до горизонту. Це тим, що високий дах збільшує свою парусність. Маси повітря тиснуть на такий дах, а значить, і на несучі конструкції, сильніше, всі елементи зазнають підвищеного навантаження. Найнебезпечніше поривчастий вітер. Він намагається зірвати дах з місця, зруйнувати покрівлю.
Покрівельний матеріал
Чим менший елемент покрівлі, тим вищий дах він собі вимагає. Це цілком зрозуміло: маленька черепиця має набагато більше ліній, за які може зачепитися сніг, і, відповідно, нарости снігова шапка. Тому для такої покрівлі найкраще більший кут нахилу. По суті, на упаковці будь-якого покрівельного матеріалу вказується найбільш оптимальний кут нахилу даху, тому тут не існує певних тенденцій.
Несуча здатність та матеріальні витрати
Збільшення висоти даху збільшує і навантаження на несучі конструкції. Разом з цим зростає і площа самого даху, що спричиняє збільшення витрат на покрівельний матеріал, крокви і каркасні елементи, покликані зміцнити всю конструкцію.
Горище
Перед тим, як розрахувати висоту ковзана двосхилим даху, необхідно визначити, як саме використовуватиметься простір під покрівлею. Найчастіше в господарських будівлях та гаражах немає стелі, і, зайшовши в таку будівлю, можна побачити крокви та несучі елементи навісу.
Однак у житлових будинках найчастіше верх кімнат відділений від підкришного простору перекриттям, яке одночасно є підлогою для горища.
Використовувати приміщення під дахом, що вийшло, можна двома способами: як нежитлове (як правило, як склад) або як житлове. У будь-якому випадку до таких приміщень пред’являються свої особливі вимоги:
- Навіть нежитлове горище потребує періодичного технічного обслуговування.
Та й при використанні його як місця зберігання різного інвентарю домовласнику може знадобитися піднятися на горище. У цьому випадку під дахом повинен бути прохід заввишки не менше 160 см та шириною 120 см.
Якщо покрівля має складну форму і забезпечити такі розміри проходу неможливо, то можна скоротити його висоту і ширину на 40 см.
- Житлове горище припускає, що тут постійно будуть люди.
Такі приміщення конструюються двоярусними, коли більш високе нижнє відокремлено від верхньої частини своєрідною стелею. У будь-якому випадку, висота підбирається найвищим власником будинку.
До цього значення необхідно додати 40 см, щоб членам сім’ї було максимально комфортно і зручно переміщатися по мансарді. Як правило, підсумкова висота житлового горища виявляється рівною 2,20 – 2,30 м.
Власне до пошуків “золотої середини» і зводяться всі дослідження, відображені в цьому розділі. Дах не повинен бути надто крутим, щоб його не здув різкий поривчастий вітер, але й не надто пологий, щоб сніг взимку не лежав на ньому товстим шаром. До того ж, все це також не повинно сильно погіршувати умови проживання всередині горища, якщо власник має намір використовувати його як додаткове житлове приміщення.
Тепер, коли розглянуті основні моменти, куди варто орієнтуватися під час виборів кута нахилу поверхні схилу даху, можна розпочинати безпосередньому розрахунку її висоти. Існує два методи, як розрахувати висоту даху по ширині будинку: графічний та математичний, але обидва вони засновані на припущенні, що дах буде побудований симетричним, тобто дві його половини абсолютно нічим не відрізнятимуться один від одного.
Математичний метод
Як уже говорилося вище, сам дах у розрізі є рівнобедреним трикутником, де крокви утворюють бічні його сторони, а основа – це ширина будинку. У такій геометричній фігурі прямовисна лінія, опущена з вершини конькового бруса, ділитиме основу – а значить, і ширину будинку – рівно навпіл. Саме цією властивістю рівнобедреного трикутника і користуються при розрахунку симетричного даху.
Уявна лінія, опущена з верху даху до низу, ділить трикутник фронтону на два прямокутні трикутники, в яких відомий один катет (ширина будинку, поділена навпіл) і кут між цим катетом і гіпотенузою. Для зручності можна позначити всі сторони так: катети – висота даху та півширини будинку, гіпотенуза – довжина крокв.
Можна скористатися послугами безкоштовних комп’ютерних програм, які дозволяють розрахувати елементи будинку та обчислити потреби у будматеріалах. У цьому відео один із прикладів:
Оскільки будь-який кут у трикутнику можна виразити через співвідношення його сторін, то маємо:
Тепер обчислення висоти даху зводиться до множення тангенсу на нижній катет прямокутного трикутника.
Тангенс, що позначається як tg, можна знайти за допомогою інженерного калькулятора або спеціальних таблиць для будь-якого значення кута. Для зручності нижче в таблиці наведено значення цієї тригонометричної функції для деяких кутів:
| Кут | 15 | 30 | 45 | 60 | 75 |
| Значення тангенсу | 0.268 | 0.577 | 1 | 1.732 | 3.73 |
Якщо викладений спосіб стосувався безпосередньо двосхилим даху, то той же метод може застосовуватися і для обчислення висоти чотирисхилих покрівлі. І тут фронтони хіба що «закриті» від спостерігача поверхнею даху. Для обчислення висоти такої конструкції математичним методом визначається половина ширини будинку та кут нахилу ската по відношенню до горизонту.
Односхилий дах є окремим випадком, у якому її можна собі уявити, як половину двосхилий. Виходячи з цього, формула для її обчислення нічим не відрізняється від попередніх прикладів. Єдина відмінність – половина прольоту будинку тут замінюється на її повну довжину.
Графічний метод
При цьому способі висота даху визначається не шляхом обчислень, а за допомогою її виміру безпосередньо на кресленні.
Для того, щоб розрахувати висоту даху по відношенню до будинку графічним методом, спочатку викреслюється його план (збоку) у попередньо прийнятому масштабі. Найзручніше використовувати такий, при якому 1 метр довжини будинку дорівнює 1 см на кресленні. Проте все залежить як від розмірів будинку, так і від подробиці намальованої схеми, тому можуть застосовуватись інші масштаби.
Спочатку максимально точно викреслюється короб будинку та знаходиться його геометрична середина. Від неї вертикально вгору малюється лінія симетрії, яка поділяє весь будинок на дві половини.
З кута будинку за допомогою інструмента визначення кутів – транспортира – відкладається потрібний кут нахилу даху. Потім прокреслюється лінія відповідно до наміченого кута.
Якщо крокви кріпляться «на вазі» або не піднімаються над коньковим брусом, то підйом даху вважається як половина товщини конькового прогону.
Однак існують такі варіанти кріплення, де крокви кріпляться між собою, в той же час спираючись на коньковий прогін. У цьому випадку до товщини конькового прогону слід додати 2/3 товщини кроквяної ноги, так як специфіка з’єднання крокв з мауерлатом врубкою або будь-яким іншим способом садить брус на 1/3 її товщини.
У наслонному варіанті найкраще прокреслити ще одну похилу лінію вище і паралельно до тієї, яка була раніше прокреслена за допомогою транспортира на відстані 2/3 товщини крокв. У цьому випадку місце з’єднання цієї лінії з лінією симетрії дасть правильну величину підйому даху.
Визначення довжини ската
Так як розрахувати довжину ската даху, знаючи ширину будинку і висоту ковзана заздалегідь (наприклад, на стадії зведення даху побудована опорна стійка ковзана) може знадобитися так само часто, як правильно розрахувати висоту даху щодо будинку, необхідно також розрахувати довжину ската. Робиться це для того, щоб скласти кошторис витрат на матеріали і правильно розрахувати навантаження на крокви і, відповідно, підібрати їх товщину.
По суті, сам метод є завданням, зворотним тим, що було описано вище. Щоб дізнатися довжину ската даху, знаючи ширину і висоту, знадобиться згадати шкільний курс геометрії і теорему Піфагора.
У нашому випадку скат – це гіпотенуза прямокутного трикутника:
З отриманого значення необхідно витягти квадратний корінь за допомогою інженерного калькулятора. Цей пристрій знадобиться і в тому випадку, якщо необхідно дізнатися про кут нахилу ската.
Спочатку обчислюється синус шуканого кута:
Тепер тільки залишається набрати отриманий результат на інженерному калькуляторі і дізнатися значення кута або скористатися допомогою онлайн-обчислювача. На додаток до цього можна визначити значення кута, зіставивши результат обчислень з таблицями.
Графічний метод корисний не тільки тим, що дозволяє розрахувати довжину схилу даху, знаючи ширину будинку і висоту ковзана, але й дізнатися про ту його довжину, що виступає за межі коробки будинку. Припустивши, що, як і в попередньому випадку, дах будинку зведений частково і потрібно визначити довжину схилу, необхідно накреслити відповідну схему будинку з дотриманням всіх розмірів та прийнятого масштабу.
Треба сказати, що необхідно заздалегідь визначитися з варіантом з’єднання крокв. Якщо коньковий прогін і верх крокви з’єднання знаходяться на одному рівні, то на відстані 2/3 товщини крокв, відміряної від верху даху, ставиться точка, яка з’єднується з краєм будинку. Якщо характер з’єднання відрізняється, то відраховується повна товщина кроквяної дошки. Таким чином, з’ясовується нахил схилу.
Наступний етап – це продовження лінії ската за межі будинку, щоб з’ясувати довжину карнизу та повну довжину ската. Для цього паралельно стіні будинку малюється вертикальна лінія на тій відстані, на якій планується закінчити край даху. Перетин даної лінії та лінії схилу і дасть повну довжину похилої поверхні схилу.
Коротко про головне
Дах – один з основних (стіни, фундамент) конструкційних елементів, і до його зведення пред’являються ті ж жорсткі вимоги. Вона постійно відчуває у собі вплив довкілля: вітер, дощ, сніг. І саме ці три фактори є визначальними, коли постає питання, якої висоти побудувати дах, а якщо бути точнішим, то який нахил у неї має бути. Ще один важливий момент – як саме використовуватиметься простір під нею.
Після того, як кут ската визначений, потрібно обчислити повну висоту даху від коробки будинку до її верхньої точки. Для цього використовується два методи: математичний та геометричний.
У першому використовується проста формула, в яку поставляються вже відомі значення – кут нахилу крокв і ширина будинку.
При геометричному способі визначення висоти малюється схема, де за допомогою лінійки і олівця визначається значення висоти. Такий спосіб можна назвати найбільш практичним, тому що він враховує всі конструкційні особливості майбутньої споруди, чого не має першого способу.
Практичне застосування розрахунку висоти даху
Розрахунок висоти даху необхідний при проектуванні житлових будинків і господарських споруд, наприклад, для облаштування горища або підбору правильного куту нахилу даху, що впливає на водовідведення та снігове навантаження. Також це важливо при виборі матеріалів для крокв та коника, щоб забезпечити міцність і довговічність конструкції.
Типові складнощі виникають через різницю в кліматичних умовах, які впливають на оптимальний кут даху, а також через особливості матеріалів, що використовуються для покриття і каркасу. Недостатній досвід у будівництві може призвести до помилок у розрахунках, що згодом вплине на експлуатаційні характеристики даху.
Перед початком будівництва рекомендується консультуватися з професійними будівельниками або інженерами, щоб врахувати всі технічні деталі і уникнути помилок у розрахунках.