Арочные крыши из металла

Обновлено: 28.09.2024

Стропила и обрешетка – каркас крыши, который несет на себе всю тяжесть кровельного пирога, термоизоляции, снеговую нагрузку, поэтому они должны обладать высокой несущей способностью, прочностью. Идея использовать металлические стропила, чтобы конструкция кровли получилась более жесткой, не нова, но ранее она применялась в основном для перекрытия промышленных или хозяйственных сооружений. Сейчас стропильный каркас и обрешетка из металлопрофиля считаются реальной альтернативой деревянным элементам крыши, если длина ската превышает 10 метров.

Функции стропил

Конструкция стропильного каркаса крыши состоит из множества взаимосвязанных элементов, которые образуют фермы. Шаг, величину сечения между стропилами и другими опорами определяет расчет нагрузок, которым они подвергаются в процессе эксплуатации. Кровельный каркас выполняет следующие функции:

Распределение нагрузки. Взаимосвязанные узлы, усиленные уголками, равномерно распределяют вес кровли, который может достигать с учетом снеговой нагрузки до 500-600 кг. Чем больше сечение стропил и меньше шаг между ними, тем большую несущую способность имеет конструкция.
Придание уклона и формы. Стропила, расположенные под углом к основанию крыши, формируют наклонную плоскость скатов, благодаря чему на поверхности кровли не скапливается снег и вода.
Формирование основания для фиксации кровельного материала. Крепление финишного покрытия кровельного пирога происходит к каркасу кровли. Обрешетка выступает как основа для фиксации покрытия, распределяющая его вес равномерно по стропильным балкам.

Обратите внимание! Какими должны быть все узлы, стропила и обрешетка кровельной конструкции определяет инженерный расчет. Чтобы определить необходимую несущую способность каркаса, необходимо вычислить суммарную нагрузку, которой он будет подвергаться. Для этого складывают вес кровельного материала, утеплителя, гидроизоляции, максимальную снеговую нагрузку с весом стропильной системы.

Виды стропильных систем

Наиболее распространённым материалом, из которого изготавливается обрешетка и стропила каркаса кровли, считается древесина. Однако, если вес кровельного материала достаточно велик, а длина ската больше 6 метров, то конструкция получается слишком массивной. Строителям приходится уменьшать шаг между стропильными ногами, увеличивать их сечение, из-за чего узлы кровли приобретают большой вес, увеличивая нагрузку на фундамент. Разгрузить несущие стены и основание постройки можно, используя более прочные, но легкие металлические стропила. По типу использованного материала выделяют следующие типы стропильных систем:

Деревянные. Стропила и обрешетка из дерева применяются для возведения крыш, длина ската которых не превышает 7-10 метров. Крепление элементов каркаса между собой происходит с помощью саморезов, гвоздей или подвижных металлических элементов. Шаг между ногами обычно бывает в пределах 50-80 см.
Металлические. Металлические кровельные каркасы изготавливают из стального металлопрофиля с цинковым покрытием, который не боится влаги. Стропила и обрешетка из этого материала легкие, прочные, поэтому шаг между ними можно увеличить до 1,5-2 метра. Крепление металлопрофиля выполняют при помощи сварки или крепежных элементов. Металлические узлы крыши применяют при длине ската от 10 метров.
Комбинированные. Стропильный каркас, сочетающий металлические и деревянные узлы, называют комбинированным. Сочетание опорных элементов из дерева и оцинкованной стали позволяет сделать более дешевую конструкцию, обладающую высокой несущей способностью, увеличив шаг между стропилами.

Учтите, что металлические и деревянные элементы каркаса нельзя соединять между собой без прокладки из гидроизоляционного материала или обработки антисептическим препаратом. Так как металл обладает высокой теплопроводностью, его соседство с деревом приводит к образованию конденсата и загниванию стропил.

Методы крепления

Металлические стропила собирают в фермы треугольной, трапециевидной или арочной формы. К балкам рамы прикрепляют внутренние ребра жесткости, которые образуют уголки, значительно увеличивающие несущую способность каркаса. Такая система позволяет сделать шаг между стропилами больше, сделав расчет на опорные возможности каждой фермы. Крепление металлических элементов каркаса крыши выполняют одним из следующих методов:

Крепление с помощью сварки. Если сварить детали стропильной системы с помощью сварочного аппарата, можно получить жесткую конструкцию, обладающую высокой прочностью и несущей способностью. Если правильно выполнить расчет кровли, можно облегчить каркас и снизить нагрузку на фундамент сооружения. Недостаток этого метода в том, что выполнить сварку может только профессионал с помощью специального оборудования.
Крепление с помощью болтов. Фиксация стропил с помощью крепежных элементов позволяет выполнить менее жесткое крепление. Этот способ сборки стропильного каркаса на основе металлопрофиля используется в частном домостроении, где длина скатов не превышает 10 метров. Отказ от сварки позволяет ускорить монтаж крыши.

Опытные мастера делают расчет на то, что металлическая обрешетка и стропила могут выдержать больший вес, чем деревянные, поэтому можно увеличить шаг между ними и уменьшить толщину сечения элементов. Более того, в строительных магазинах продаются готовые стропильные фермы, крепление которых выполнялось методом сварки, пригодные для перекрытия построек стандартной ширины.

Преимущества

Металлический стропильный каркас используют для возведения крыш любой формы, любой скатности с уклоном от 1-2 градусов. В качестве материала, из которого изготавливаются стропила и обрешетка, используются стальные уголки, трубы круглого и прямоугольного сечения, тавры. Чтобы правильно подобрать толщину элементов каркаса и выбрать шаг между ними, выполняют расчет конструкции крыши, учитывающий постоянные и временные нагрузки, которые передаются стропильным балкам в процессе эксплуатации. Достоинствами стропильной системы из этого материала считают:

Пожарная безопасность. В отличии от деревянных, металлическим балкам каркаса не страны возгорания, что повышает пожаробезопасность здания.
Простота обслуживания. Цинковое гальваническое покрытие, которым покрывают стальные уголки, защищает каркас крыши от коррозии в течении всего срока службы. Им, в отличии от деревянных, не требуется ежегодная обработка антисептиком.
Безотходность. Хотя металлические конструкции обходятся достаточно дорого, оно считается экономически выгодным, так как крепление выполняется сварным методом, а отходов практически не остается.
Долгий срок службы. Если правильно выполнить расчет нагрузок, то кровельный каркас из металла прослужит более 100 лет, что превышает срок эксплуатации даже самых устойчивых кровельных покрытий.

Профессиональные кровельщики считают, что целесообразно использовать сварные металлоконструкции для изготовления стропильного каркаса крыши при длине ската от 10-12 метров. При этом главная задача – правильно выполнить расчет нагрузок, а затем определить шаг между ногами в соответствии с климатическими характеристиками и свойствами кровельного материала.

Недостатки

Несмотря на очевидные достоинства, металлические стропильные системы – не самое популярное конструктивное решение в частном домостроении. Даже большой шаг между стропилами и разреженная обрешетка при высокой стоимости метала не могут сделать конструкцию дешевле деревянной. Недостатками металлических стропил считают:

Высокая теплопроводность. Металл обладает высоким коэффициентом теплопроводности, поэтому стропила и обрешетка крыши образуют мостики холодна. С точки зрения энергоэффектвности, каркас из металлопрофиля – не лучшее решение.
Проблематичность транспортировки и монтажа. Выбирая металлическую стропильную систему, принимайте в расчет, что перевозить, поднимать на высоту и осуществлять крепление длинных и тяжелых элементов сложнее, чем стропила пиломатериалов стандартной длины.
Сложность монтажа. Для подъема на высоту и фиксации ферм используется специальная техника, аренда или покупка которой обходится дорого.
Деформация под действием высокой температуры. Хотя металл считают негорючим материалов, во время пожара он сильно деформируется, что обычно приводит к обрушению кровли.

Чтобы определить имеет ли смысл использовать более дорогие стропильные элементы из металлопрофиля, нужно выполнить расчет каркаса крыши. Если длина ската превышает 10 метров, а нагрузка более 450-600 кг, то монтаж металлического каркаса экономически целесообразен.

Арочная крыша – особенности конструкции и технология монтажа

Современное частное домостроение славится тем, что оно располагает большим арсеналом технических решений, позволяющим сделать внешний и внутренний облик дома таким, каким его хочет видеть заказчик. Это суждение верно и для выбора конструкции кровли, поэтому в городах более оригинальные крыши арочного типа пришли на смену традиционным двухскатным, вальмовым или шатровым.

Арочная крыша – изящная, легкая, эргономичная конструкция, которая сразу делает архитектурный облик дома оригинальнее, интереснее, смелее. Но само главное, что этот вариант обустройства кровли обойдется не дороже стандартных, если разобраться в его устройстве своими руками.

Устройство и его преимущества

Крыша арочного типа — конструкция изогнутой формы в виде дуги, с помощью которой перекрывают жилые дома, производственные или административные сооружения с целью защиты от атмосферных осадков, холода, ветра. Ранее считалось, что это конструктивное решение больше подходит зданий со специфическим назначением – бассейнов, оранжерей, теплиц, торговых галерей и переходов. Но сейчас арочные крыши активно используются в строительстве частных домов, благодаря следующим преимуществам:

Оригинальный внешний вид. Дом с причудлив изогнутой крышей сразу визуально выделяется на фоне однотипных построек с плоской или двухскатной кровлей.
Устойчивость к ветровым нагрузкам. Аэродинамичная, изогнутая форма без острых углов делает арочную крышу неуязвимой к сильным порывам ветра, которые часто приводят к срывам кровельного покрытия.
Снижение снеговой нагрузки. Арка, имеющая изогнутую форму, не задерживает на скате снеговые массы, за счет чего нагрузка на опоры и фундамент снижается.
Увеличение объема помещения. Благодаря арочной конструкции крыши увеличивается внутренний объем дома, из-за чего он становится визуально просторнее, больше.

Обратите внимание! В зависимости от конфигурации, кровельного материала, арочные крыши могут придавать дому как старинный, исторический облик, так и сверхсовременный, актуальный вид.

Опорные каркасы

Многие неопытные застройщики задаются вопросом, как правильно сделать арочную крышу арочного типа. Для начала важно понять, что каркас кровли – самая важная часть конструкции, которая выполняет несущие и распределительные функции, обеспечивая ее надежность, стабильность. Для устройства крыши в виде арки используют следующие типы каркаса:

Деревянный. Каркас из дерева – простое, но эффективное решение для арочной кровли частного дома. Он достаточно дешев и удобен для монтажа, но не рассчитан на большой вес, поэтому не подходит для крыш с большой площадью.
Стальной. Каркас, сделанный из стальных труб квадратного сечения – прочная, надежная основа для устройства арочной крыши, однако, это достаточно массивный вариант, который требует монтажа фундамента и стен с высокой несущей способностью.
Алюминиевый. Арочный каркас из алюминия обладает высокой устойчивостью к коррозии, малым весом, хорошей несущей способностью, кроме того, стандартные профили можно без труда собрать даже своими руками. Единственный недостаток этого варианта – высокая цена.
Железобетонный. Производятся железобетонные арочные конструкции для монтажа крыши, но они используются только при строительстве промышленных, торговых или спортивных сооружений с большой площадью.
Бескаркасные. Для сборки арочных крыш производят специальный самонесущий профнастил изогнутой формы, монтаж которого производится без обустройства дополнительного несущего каркаса.

Важно! Правильный расчет конструкции каркаса – залог прочности, надежности, долговечности конструкции. Вычисления необходимой несущей способности производят в соответствии с климатическими условиями, уклоном и другими параметрами крыши, учитывая вес кровельного материала.

Виды покрытий

Перед тем, как построить дом с арочной крышей, нужно учесть, что для этой конструкции подходят далеко не все кровельные материалы. Покрытие для арки должно легко гнуться, хорошо сохранять форму, поэтому выбор сильно ограничен. Наиболее распространёнными материалами для перекрытия арочных кровель профессиональные мастера считают:

Листовая сталь. Листы кровельной стали часто используются для перекрытия крыши арочного типа. Они достаточно дешевы, просты в монтаже и обслуживании, однако, они обладают малой несущей способности.
Профнастил. Специальный арочный профнастил создан специально для арочной формы крыш. Он имеет высокую несущую способность, которую ему придает усиленный профиль, но при этом весит немного. Арочный профнастил выпускается со стандартным радиусом изгиба.
Сотовый поликарбонат. Другое решение для крыши арочного типа – сотовый поликарбонат, обладающий светопрозрачностью на уровне 80-90%. Это свойство кровельного материла в совокупности с очень малым весом и высокой прочностью позволяет максимально использовать возможности естественного освещения в здании.

Учтите, что возможная форма арочной кровли напрямую зависит от выбранного кровельного покрытия. Максимальным радиусом изгиба обладает сотовый поликарбонат, который чаще всего и используется для перекрытия конструкций такой формы. Кроме того, этот материал достаточно просто монтируется с помощью специальных профилей, а также мало весит.

Устройство арочной кровли из поликарбоната

Светопрозрачная кровля из легкого, но прочного поликарбоната – популярное технологическое решение для оранжерей, теплиц, торговых павильонов, беседок или других элементов городской инфраструктуры. Монтаж таких конструкций выполняется по следующему алгоритму:

Перед тем, как сделать крышу-арку, необходимо рассчитать несущую способность каркаса и оптимальное расстояние между элементами.
Далее согласно расчету и чертежу изготавливают каркас из легкого алюминиевого профиля. Важно, чтобы каждая дуга должна иметь одинаковую форму. Для этого сначала используют шаблон.
Дуги каркаса фиксируют на верхней обвязке дома с шагом 1-1,5 метров. Сначала устанавливают первую и последнюю ферму конструкции, а по ним уже выравнивают все остальные.
С помощью фиксирующих планок на фермах крепят сотовый поликарбонат, не забывая учитывать зазоры на термическое расширение материалов.
Торцы сотового поликарбоната защищают от проникновения влаги и пыли с помощью специального торцевого профиля.

Помните, что сотовый поликарбонат необходимо укладывать так, чтобы его профиль располагался вдоль изгиба арки, в противном случае в сотах будет скапливаться конденсат, который никак не сможет оттуда выйти.

Расчет арочного навеса из профильной трубы

Мало кто перед строительством небольших построек на участке делает все необходимые расчеты и, тем более, заказывает проект. Обычно просто берутся стандартные решения, надежности которых хватает с большим запасом. И это более чем рационально, когда речь идет о том же заборе из профнастила или небольшом хозблоке. Но расчет арочного навеса лучше сделать: все же, под кровлей постройки будут долго находиться люди или стоять автомобиль. Поэтому вы должны быть уверены в том, что крыша гарантировано выдержит даже сильные снегопады. А для этого нужно знать нагрузки.

Оглавление статьи

Расчет снеговой и ветровой нагрузки на арочный навес

По правилам, чтобы рассчитать арочный навес, нужно не только сделать расчет нагрузки на кровлю и подобрать под нее марку профлиста или поликарбоната, но и посчитать стальной каркас навеса по СП 16.13330.2017 «Стальные Конструкции». На практике этого обычно не делают, поскольку стандартные опоры из круглой или профильной трубы 80×80 мм или 100×100 мм и профили 40×40 мм для каркаса самой арки выдерживают намного большую нагрузку, чем необходимо. Во всяком случае, для навесов во дворе частного дома в южных и центральных регионах. Любые конструкции для северных территорий, а также большие навесы нужно рассчитывать по всем правилам, поскольку типовые решения для них не подходят.

Другое дело — снеговая и ветровая нагрузка. Тем более что такой расчет арки навеса при простой сводчатой кровле несложен. Эти нагрузки считаются по СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», а если точнее — по разделам 10 и 11 этого норматива.

Снеговая нагрузка на арочный навес

Снеговая нагрузка считается по формуле:

c_e — коэффициент сноса снега с крыш зданий, который для большинства некупольных крыш будет равен 1.

c_t — термический коэффициент, который для зданий без повышенных теплопотерь через крышу равен 1.

S_g — нормативное значение веса снегового покрова на 1 м², который зависит от места строительства, кг/м²:

μ — коэффициент, зависящий от формы крыши.

Для арочных кровель коэффициент μ рассчитывается по одной из двух схем:

Схемы расчета снеговой нагрузки на навес с арочной кровлей: для арки с круговым сечением (слева) и для стрельчатой арки (справа)

Первая схема — для арок, в которые можно вписать окружность. Вторая — для стрельчатых арок.

Но не спешите ужасаться. Если вы делаете расчет арочного навеса из поликарбоната или профнастила ради выбора толщины и марки кровельного материала, коэффициент μ нужно просто взять равным 1. Не разбираясь с углами и касательными. Сейчас объясним почему.

Коэффициент μ для круговой арки считается для двух ситуаций:

при равномерно распределенном снеговом покрове: μ₁=cos(1,5α) по варианту 1;
при неравномерно распределенной нагрузке с образованием снеговых мешков: μ₂=sin(3α) по варианту 2.

При этом учитывается наибольшая нагрузка.

Коэффициент μ₁ вычисляют в каждой точке кровли, выбирая наибольший. Для арочных кровель с круговым сечением (когда в свод можно вписать окружность, даже если крыша будет лишь небольшой ее частью) μ₂ вычисляют в точках, где α=30° и α=60°, а также в крайнем сечении покрытия. Порядок расчета стрельчатых арочных крыш отличается, но принцип такой же: вычисляют несколько значений μ и выбирают наибольшее.

Все это важно только в тех случаях, когда речь идет о проектировании зданий, ангаров и других крупных сооружений с арочными кровлями. Ну и для тех, кто делает расчет арочных навесов не только ради выбора марки профнастила, но и для подбора сечения профиля и структуры фермы. Для этого нужно знать нагрузку в каждой точке кровли.

Пример

Покажем, как рассчитать полукруглый навес из профнастила с шириной кровли 4 м, в свод которой можно вписать окружность радиусом 2,5 м. В этом случае точки с α=60° нет, в крайнем сечении этот угол равен 53,13°.

По коэффициенту μ₁ все очевидно — наибольшее значение у косинуса при угле, равном 0°, то есть в вершине дуги, где касательная совпадает с осевой линией. В этом случае μ₁=cos(1,5×0°)=1. В крайних точках μ₁ будет наименьшим и равно μ₁=cos(1,5×53,13°)=0,179.

Коэффициент μ₂ считаем в двух точках — крайней и при α=30°:

Итого, независимо от метода расчета и радиуса арки, коэффициент μ все равно берем равным 1.

Проще говоря, когда мы делаем расчет арочного навеса для установки его во дворе дома, то приходим к частному случаю, при котором S₀=S_g. Нормативный вес снегового покрова по районам приведен в таблице ниже.

Нормативные значения веса снегового покрова на 1 м²

Снеговые районы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Sg, кН/м²	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	3,0	3,5	4,0

Примечание

Чтобы перевести кН/м² в кг/м², нужно умножить на коэффициент 101,97. Или просто умножить на 100, если сильная точность расчетов не важна.

Причина выбора наибольшего коэффициента μ, несмотря на то что его значения в разных точках арки отличаются в несколько раз, проста: на кровлю обычно укладывают один и тот же материал, и он должен держать нагрузку в любой точке. Поэтому его подбирают по самой большой нагрузке, даже если она возникает всего в одном месте крыши. А вот когда нужно сделать расчет арки навеса из профтрубы, разница в нагрузке в разных точках кровли приобретает большое значение. От этого зависит толщина стенок и сечение профильных труб, а также конфигурация ферм. В этом случае их тоже можно взять с запасом, и для небольших построек так и делают. Но для промышленных и коммерческих строений, вроде ангаров или складов, такой подход значительно, в 1,5–2 раза увеличивает себестоимость строительства.

Снеговая нагрузка на полукруглый навес из профнастила, который устанавливают во дворе дома в Подмосковье (III снеговой район), будет равна 1,5×101,97=152,955 кг/м².

Ветровая нагрузка на арочный навес

Ветровую нагрузку рассчитывают по общей формуле:

где w₀ — нормативная ветровая нагрузка, зависящая от района строительства, кПа:

Нормативные значения ветрового давления

Ветровые районы	Ia	I	II	III	IV	V	VI	VII
w₀, кПа	0,17	0,23	0,30	0,38	0,48	0,60	0,73	0,85

k(z_e) — поправочный коэффициент, учитывающий изменение ветрового давления в зависимости от высоты z_e, который берется по таблице:

Значения коэффициента k в зависимости от высоты местности z_e

Высота z_e, м	Коэффициент k для типов местности
Высота z_e, м	А	В	С
≤ 5	0,75	0,5	0,4
10	1,0	0,65	0,4
20	1,25	0,85	0,55
40	1,5	1,1	0,8
60	1,7	1,3	1,0
80	1,85	1,45	1,15
100	2,0	1,6	1,25
150	2,25	1,9	1,55
200	2,45	2,1	1,8
250	2,65	2,3	2,0
300	2,75	2,5	2,2

Местность типа А: открытые побережья морей, озер, водохранилищ, сельские местности при высоте построек менее 10 м, пустыни, степи, лесостепи, тундра.
Местность типа В: город, лес и другие местности, которые равномерно покрыты препятствиями высотой более 10 м.
Местность типа С: плотно застроенные городские районы со зданиями высотой более 25 м.

с — аэродинамический коэффициент.

Если с первыми двумя значениями все понятно, то с аэродинамическим коэффициентом возникают проблемы, поскольку в своде правил нет схемы для навеса с арочной кровлей. Поэтому ветровую нагрузку для таких конструкций считают, как для зданий с арочной кровлей. Для них аэродинамический коэффициент с будет равен:

где с_е1 и с_е2 определяют по графику ниже, а с_е3 равен −0,4.

Продолжим предыдущий расчет арочного навеса. Ширина l навеса равна 4 м, высота опор h₁ — 2 м, высота арки f — 1 м. Для определения с_е1 и с_е2 по графику посчитаем коэффициенты: f/l=1/4=0,25, h₁/l=2/4=0,5. Следовательно, с_е1 будет равен либо −0,8, либо примерно 0,13 (нагрузку считают с каждым коэффициентом и выбирают наибольшую), а с_е2 — 0,95. Рассчитаем аэродинамический коэффициент:

Больший коэффициент с_е2 берем для расчетов. Поскольку Подмосковье относится к первому ветровому району, w₀=0,23 кПа. Так как навес меньше 5 м высотой, а пригород относится к территории типа В, k(z_e) равен 0,5.

Как видно из примера, для арочных навесов, которые ставятся на неветренных территориях, расчетом ветровой нагрузки часто можно пренебречь.

Суммарная нагрузка на кровлю арочного навеса будет равна 152,955+0,0782≈153 кг/м². Профнастил С21 выдерживает до 195 кг/м² при схеме опирания 4 и шаге 1,8 м, поэтому для перекрытия навеса оптимально выбрать эту марку профлиста.

Расчет количества материала для арочного навеса

Посчитать количество кровельного материала для арочного навеса сложнее, чем для обычного укрытия с односкатной или двускатной крышей. Для таких кровель расчет материала начинают с вычисления площади ската. Для арочной крыши это не первый этап — сначала ее нужно «развернуть» на плоскость, чтобы получился прямоугольник, площадь которого нас и интересует. Одна сторона этого прямоугольника известна — это длина навеса. Вторая сторона — это длина дуги арки, и ее нужно рассчитать.

Если арочная кровля — часть окружности, то рассчитать дугу арки для навеса можно по формуле:

L — длина дуги, м;

α — угол сегмента, рад;

R — радиус окружности, м.

Обычно угол сегмента и радиус окружности неизвестен. Зато можно напрямую измерить высоту арки h и хордуl — ширину навеса. Тогда:

Сложновато выглядит, не правда ли? Особенно пугающе смотрится арксинус, с которым и ученики выпускных классов не так часто встречаются. Поэтому мы решили облегчить вам задачу и сделали онлайн-калькулятор, который за вас рассчитает длину дуги арки для навеса:

Онлайн-калькулятор для расчета длины дуги арочного навеса

Просто введите высоту арки и ее ширину и нажмите на кнопку «Рассчитать», а остальное программа сделает за вас. Калькулятор считает только простые арки, высота которых меньше или равна половине ширины. Если у вас арочный навес с вертикальными участками по бокам, то считайте длину самой арки и длину этих стенок отдельно.

Теперь наконец, о непосредственном расчете материала на арочный навес из металлопрофиля. Рассчитанную длину дуги нужно умножить на длину навеса. Так мы получим площадь поверхности навеса, которую и будем застилать кровельным материалом. Дальше ее просто нужно разделить на полезную площадь листа выбранной марки профнастила. В отличие от полной площади, которую получают простым перемножением ширины листа на его длину, для расчета полезной площади используют размеры с учетом боковых нахлестов. Но если будут еще и поперечные нахлесты, то количество материала нужно будет увеличить на 15%.

Продолжим расчеты. Ширина нашего навеса — 4 м, высота арки — 1 м, следовательно, длина дуги равна 4,64 м. При длине навеса 6 м площадь поверхности кровли будет равна 4,64×6=27,84 м. Допустим, для перекрытия навеса будет использоваться профнастил С21. Длину листа берем с небольшим запасом — 4,7 м. Поскольку полезная ширина выбранной марки профнастила ровно 1 м, для навеса понадобится 6 таких листов.

Количество профильных труб для навеса зависит от проекта. Как правило, это:

4–6 опорных труб 80×80 или 100×100 мм;
профиль 40×40 мм для дуг по одной штуке на каждый метр длины навеса;
профиль 60×30 мм или 40×40 мм для раскосов и боковых ферм.

Советуем считать профильные трубы в штуках, а не в метрах — так меньше вероятность ошибиться. Кроме того, при заказе готового комплекта профилей, вам не нужно будет тратить время на разметку труб и самостоятельную резку. Нужно будет просто собрать каркас навеса как конструктор.

Что в итоге

Расчет арочных навесов редко делают полностью — фермы считают только для ответственных или крупных объектов, но никак не для небольших построек во дворах частных домов. Для таких строений достаточно посчитать снеговую и ветровую нагрузки. Это нужно, чтобы выбрать подходящую марку профлиста или вид сотового/профилированного поликарбоната.

Кроме того, делают расчет материалов для арочных навесов из металлопрофиля. Он не так прост, как для обычных односкатных и двускатных кровель, поскольку скругленную поверхность нужно «развернуть» на плоскость. Но это не невыполнимая задача: нужно просто подставить значения в формулу или воспользоваться нашим онлайн-калькулятором.

Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!

Гнутый (арочный) профнастил: виды, преимущества, применение, цены

Зернохранилища, фермы, выставочные павильоны, склады, ангары и другие промышленные сооружения часто имеют сводчатую конструкцию — это снижает ветровую нагрузку и удешевляет строительство. Для возведения таких строений обычно используют арочный профнастил или, как его еще называют, гнутый профлист.

Оглавление статьи (нажмите, чтобы открыть)

Что такое арочный профнастил?

Гнутый профнастил — это профиль со стандартными трапециевидными гофрами, продольно согнутый в дугу. Радиус дуги согласовывается с заказчиком под конкретный проект и может меняться в широких пределах: от небольшого едва заметного изгиба до арки с радиусом 300 мм. Продольная гибка профнастила выполняется на специальных станках, поэтому его несущая способность не снижается вообще или снижается несущественно.

Арочный профлист может изгибаться как наружу, так и внутрь, в зависимости от назначения и требований проекта. Для антикоррозионной защиты на гнутый металлопрофиль наносят одно из покрытий:

цинк,
полиэстер,
пурал,
пластизол,
PVDF.

Оцинкованный профнастил продольно гнутый — самый дешевый, но и наименее долговечный материал. Его используют для возведения строений «в поле», не рассчитанных на длительную эксплуатацию. Профилированный лист, покрытый пуралом или PVDF, стоит в 2–3 раза дороже, но и служит намного дольше — до 50 лет. Для большинства объектов оптимален профлист с полиэстеровым покрытием — он стоит ненамного дороже обычной оцинковки, а его ожидаемый срок службы минимум в два раза дольше.

Полимерные покрытия профлиста

Подробно о том, какие бывают защитные полимерные покрытия, в чем между ними разница, какое лучше выбрать в той или иной ситуации. Сравнительная характеристика покрытий и ориентировочные цены.

Обычно арочный металлопрофиль с полимерным покрытием красят в один из 15 стандартных оттенков палитры RAL, но некоторые производители под заказ изготавливают профнастил в любом цвете. Производство профилированного листа редкого цвета занимает больше времени и, как правило, возможно только при заказе крупной партии.

Преимущества гнутого профлиста

По сравнению с обычным металлопрофилем, у арочного есть как минимум пять преимуществ:

Арка из металлопрофиля из-за жесткости и легкости не нуждается в мощном каркасе — максимальное расстояние между опорами достигает 2,5 м.
Гнутые профилированные листы по радиусу и форме легко подгоняются под любую сводчатую конструкцию , в то время как попытка уложить прямой профлист на арку часто приводит к некрасивым ломаным линиям и недостаточной герметичности стыков.
У арочного профнастила обтекаемая форма, поэтому ветровая нагрузка минимальна . Это особенно важно для больших строений: складов, ангаров.
На арочном профлисте снег практически не накапливается , а тот, что появляется, медленно сползает на землю без образования опасных для людей и окружающих строений спрессованных пластов.
Арочные декоративные элементы на фасадах зданий смотрятся намного оригинальнее стандартной отделки прямыми листами.

Конечно, далеко не во всех случаях использование гнутого профнастила имеет смысл. Но если вы выбираете между обычной и сводчатой конструкцией, лучше отдавайте предпочтение последней.

Где применяется арочный профлист [15 фото]

В первую очередь, арочный профнастил — это материал для строительства быстровозводимых промышленных зданий . Зернохранилища, склады, ангары для хранения техники и самолетов, временные и постоянные производственные цеха, торговые и выставочные павильоны — в большинстве случаев для этих строений лучше всего подходит сводчатая конструкция. И, следовательно, гнутый профилированный лист.

Арочный навес из профнастила и беседка — второе распространенное применение гнутого профиля. Такие постройки выглядят воздушными, элегантными и хорошо смотрятся на любом садовом участке. Кроме того, их легче построить: не нужен конек, дополнительная герметизация стыков и серьезный фундамент.

Арочный профлист подходит для изготовления козырьков . В этом случае можно как согнуть металлопрофиль самостоятельно — только вдоль волны, а не поперек, — так и взять готовый продольно-гнутый профиль. При минимальном изгибе первый вариант даже предпочтительнее.

Используют гнутый профилированный лист и для строительства жилых домов.

Арочная крыша из профнастила выделит здание на фоне окружающей застройки. Мансарду под такой кровлей можно сделать практически полностью жилой, в то время как при обычной скатной крыше, особенно с небольшим уклоном, существенную часть площади не используют из-за чересчур низкого потолка. Укладка профнастила по арочной кровле выполняется по тем же правилам, что и монтаж обычного профилированного листа на крышу. Единственная особенность — индивидуальный подбор радиуса изгиба профлиста под проект. Из-за этого арочная кровля из профлиста в среднем стоит на 10-15% дороже, чем скатная.

Хорошо смотрится арочный металлопрофиль и при отделке зданий . Им оформляют дома в стиле современного модерна: скругляют углы, облицовывают балконы и веранды.

Типы гнутого профнастила

Учитывая принцип производства, поперек можно гнуть профнастил с любой высотой волны. Но на практике разнообразие арочного металлопрофиля сильно ограничивается спросом — станок для гибки профлиста не может одновременно работать со всеми его марками. На российском рынке есть две марки такого профилированного листа: С18ПГ и С44ПГ.

Маркировка гнутого профлиста расшифровывается следующим образом:

Первая буква — тип профнастила (С — стеновой);
Следующие два числа — высота волны в миллиметрах (18 и 44 мм соответственно);
Аббревиатура ПГ — указание на арочную форму (продольно-гнутый).

После аббревиатуры ПГ через дефис указывают рабочую ширину листа и толщину металла в миллиметрах.

Продольно-гнутый стальной профиль С18ПГ — классический отделочный материал с небольшой несущей способностью. Он подходит для строительства зданий в регионах с небольшой снеговой нагрузкой, а также в качестве внутренней стороны сайдинг-плиты.

Профиль С44ПГ, напротив, обладает хорошей несущей способностью, немногим уступая по ней несущим маркам профнастила. Особенно при большой — до 0,9 мм — толщине стали.

Производство арочного металлопрофиля

Оборудование для производства арочного профнастила работает по одному из двух принципов:

С поперечной деформацией. Станок для гибки профнастила оснащается валами с гранями. При прокатке они продавливают на профилированном листе вмятины с заданным шагом. В результате получается плавный изгиб профнастила с минимальной потерей несущей способности. Радиус дуги определяется шагом деформации.
С радиусной формовкой. Такая гибка профлиста предпочтительней деформационной: после нее профнастил получается прочнее и имеет большую несущую способность, поскольку и формирование дуги, и профилирование происходят одновременно без ослабляющих конструкцию вмятин. Гибка металлопрофиля этим способом выполняется линиях со смещенными относительно друг друга формовочными роликами. При прохождении стального листа через такой станок он не только приобретает трапециевидный профиль, но и продольно изгибается. Радиус дуги определяется положением роликов.

Кроме того, оборудование для арочного профнастила может быть не только стационарным, но и передвижным — в этом случае производственную линию устанавливают на специальный прицеп и перевозят на место строительства. Это позволяет сэкономить на стоимости доставки готового материала.

Как согнуть профнастил

В отличие от обычного профлиста, арочный не очень распространен, и часто его покупка — задача нетривиальная. Для складов, ангаров и других больших быстровозводимых конструкций гнутый металлопрофиль заказывают крупными партиями напрямую на заводе. Что, по очевидным причинам, невозможно, если речь идет о небольшой арочной беседке на дачном участке. И в этом случае нередко нет иного выхода, кроме как согнуть профнастил своими руками.

Сделать это можно только для профиля с минимальной высотой волны — С8 и С10, так как согнуть профлист с большей продольной жесткостью вручную крайне сложно. Даже если с помощью каких-то самодельных приспособлений вам это удастся, то будет сильно изменена геометрия листа, из-за чего он будет неплотно прилегать в месте стыков со всеми вытекающими из этого последствиями. Поэтому не пробуйте загнуть профнастил с высотой волны 18 мм и больше .

Итак, как согнуть металлопрофиль в домашних условиях? Очень просто: во время монтажа листов. Не нужно никакое особое оборудование — достаточно правильно подойти к задаче.

Монтаж профнастила на арочную кровлю выполняется по стандартной схеме. Вместо конька используют загнутый длинный лист, который с двух сторон кровли укладывается поверх других листов с большим, чем обычно, нахлестом, чтобы точно избежать протечки в месте стыка. Сам процесс загибания выглядит так :

профнастил выравнивают относительно свеса;
по верхнему краю его прикручивают к обрешетке;
по направлению сверху вниз лист через каждые 10-15 см придавливают к обрешетке и сразу же крепят к ней саморезами по обоим краям;
полностью загнутый профлист закрепляют по нижнему краю;
еще раз проверяют правильность расположения листа на кровле;
окончательно закрепляют профнастил оставшимися саморезами.

Независимо от того, где находится лист — на карнизном свесе или в центре кровли, он крепится в каждую волну, а расстояние между саморезами по сравнению со стандартным уменьшается в 1,5-2 раза в зависимости от радиуса дуги.

Особенности обрешетки

Так как гнуть металлопрофиль можно только с небольшой высотой волны, обрешетка под него нужна сплошная. Иначе кровля может просто не выдержать снеговую нагрузку.

Цены на арочный профнастил

Поскольку для гнутого профилированного листа есть возможность гибкого подбора радиуса под проект, лучше заказывать его на заводе-изготовителе без посредников. Так вероятность, что вы получите то, что хотели, выше. Если же вы хотите сэкономить, то имеет смысл купить арочный профлист стандартного радиуса со склада. Но в этом случае, скорее всего, придется корректировать проект под радиус готового металлопрофиля.

В таблице ниже приведены ориентировочные цены, по которым вы можете купить арочный профнастил напрямую у производителя. В некоторых случаях из-за стоимости доставки выгоднее заказывать передвижную производственную линию, на которой можно изготовить гнутый профлист на месте строительства.

Арочный профнастил — цена среднерыночная на листы С18ПГ и С44ПГ разной толщины

Марка профлиста	Толщина стали, мм	Цена, руб.
С18ПГ	0,5	406
	0,7	565
	0,9	669
С44ПГ	0,5	399
	0,7	554
	0,9	655

В таблице приведены цены на оцинкованный профилированный лист. Профиль с полимерным защитным покрытием будут стоить дороже на 15-20%.

Арочный профнастил — современный материал для строительства быстровозводимых промышленных зданий. Также он хорошо подходит для арочных навесов и кровель жилых домов. В России гнутый профилированный лист представлен двумя марками: С18ПГ и С44ПГ, и не очень распространен, поэтому купить его небольшой партией часто сложно и дорого. При заказе арочного металлопрофиля непосредственно на заводе можно подобрать радиус его изгиба точно под проект. Это облегчает его монтаж и уменьшает количество отходов.

Полезная статья? Сохраните ее в соцсетях, чтобы не потерять ссылку!

Разновидности круглой крыши, из каких элементов состоят и способы монтажа

Многообразие кровельных конструкций, которые сегодня используют для покрытия частных домов, дает возможность выбрать оптимальный вариант по эксплуатационным характеристикам и цене сооружения. В этой же статье будем говорить о кроле, которая встречается на российских просторах не часто. Это круглая крыша. Рассмотрим, каких форм она бывает, из каких элементов ее возводят, а также расскажем о технологии ее сооружения.

Виды круглой кровельной конструкции

Чисто в конструктивном плане круглую кровлю надо разделить на три разновидности:

Необходимо отметить, что каждый вид имеет свои преимущества перед другими, а также технологию сооружения. Поэтому рассмотрим каждую позицию по отдельности.

Геодезическая крыша

Этот вид кровельной конструкции был разработан в 1951 году американским архитектором Фулером. Инженер нашел способ создать крышу, в которой не было традиционной стропильной системы. Вместо нее основу составлял каркас, собранный из равносторонних треугольников. Последние в свою очередь собирались из бруса сечением 50х100 мм и длиною 1-1,2 м.

Их соединяли между собой специальным соединительным элементом, который называется коннектор. По сути, это стальная труба диаметром 100 мм и длиною 6-8 см. К ней приваривали металлические лопасти шириною 60 мм и длиною 150 мм, которые образовывали в целом пяти- или шестиконечную звезду. Лопасти приваривали попарно. На фото ниже такой коннектор показан.

То есть при сборке получалось так, что равносторонние треугольники образовывались за счет установки их элементов между парными лопастями коннекторов. Где они крепились саморезами со стороны каждой лопасти.

Сегодня производители крыш полусферического типа предлагают не только соединительные элементы этого вида. Есть и другие конструкции. К тому же надо отметить, что крыши Фулера сегодня собирают по технологии, в которой нет места коннекторам.

Процесс сборки крыши этого типа начинается, как и все кровельные конструкции. А именно с установки мауэрлата. Понятно, что круглую кровельную конструкцию можно установить только на круглый по форме дом. И здесь есть один тонкий момент, от которого зависит качество конечного результата. А именно способ монтажа мауэрлата.

Для этого брус сечением 50х100 или 100х100 мм разрезают на отрезки длиною, равной длине равносторонних треугольников, из которых формируется каркас кровли. После чего эти отрезки пиломатериала монтируют или на стены дома, или за залитый фундамент. Способ крепления выбирается стандартный, но чаще это установленные вертикально шпильки, которые вмонтированы в армирующий пояс дома или фундамент.

После того как мауэрлат установлен и закреплен переходят к сборке кровельного каркаса. Для этого по краям элементов мауэрлата устанавливают и закрепляют саморезами Г-образные стальные пластины. К ним крепят ребра треугольников, расположенных под наклоном к горизонтали. В верхней же части двух ребер устанавливают коннектор. То есть получается так, что отрезок мауэрлата в самой нижней плоскости сборки кровельного каркаса выполняет функции одного из ребер равносторонних треугольников.

После чего по горизонтали между вершинами образованных треугольников монтируют по одному дополнительному ребру. Во-первых, эти ребра образуют горизонтальную опорную плоскость. Во-вторых, они же формируют треугольники, которые расположены в перевернутом виде. Далее весь процесс повторяется. То есть формируется второй ряд из двух разнонаправленных треугольников.

Необходимо отметить, что в конструкции крыш геодезического типа нет такого элемента, как конек или подобие его. Суть в том, что кровельная конструкция плавно переходит в полусферу, образуя на самом верху скругленную форму, состоящую из равностороннего треугольника или шестиугольника.

Как только крыша-полусфера будет собрана, переходят к ее дальнейшему формированию. Сегодня конструкции этого типа покрывают гибкими кровельными материалами, к примеру, битумной черепицей. Поэтому под нее укладывают сплошную обрешетку из плит ОСП, которые нарезаются в виде равносторонних треугольников. Основное требование – оставить между нарезанными плитами зазор в пределах 1 см, который компенсирует влажностное расширение материала.

И последнее. Это утепление геодезических крыш. Здесь все так же, как и в кровлях скатных. Используются те же материалы и технологии. То есть внутрь треугольников закладывают теплоизоляционный материал, который режется под форму элемента кровельного каркаса.

Как уже упоминалось выше, собирать такую кровлю можно или на возведенные стены круглого дома, или на фундамент. Последний вариант сегодня очень популярен, особенно в Европе. Есть возможность неплохо сэкономить. При этом полусфера прекрасно справляется со всеми нагрузками.

Арочная крыша

Отметим, что кровли этого типа по чисто конструктивным особенностям схожи со скатными крышами. То есть в них присутствует стропильная система. Правда, это не линейного типа брусы или доски. Это дугообразные элементы, которые на рынке представлены двумя видами:

Первые собой представляют тонкие доски, который выдерживают в воде, а затем гнут под требуемый радиус изгиба. В таком изогнутом виде доски проходят принудительную сушку, образуя арочного типа элемент. После чего несколько досок склеивают между собой, формируя клееный брус. Это очень прочное изделие, но не очень дешевое. Что касается второй позиции, то это, по сути, стандартные фермы из металлопрофиля (труба, уголок, швеллер). Этот вариант применяют обычно в том случае, если пролет кровельной конструкции превышает 5 м.

Процесс сборки купольной крыши арочного типа из готовых элементов – это установка стропил так, чтобы они нижними концами упирались в мауэрлат, к нему же и закреплялись. А верхними в верхней точке кровли упирались друг в друга. Между собой же здесь и закреплялись.

Есть еще один вариант, как собрать крышу купольную арочного вида. Для этого используют доски сечением 50х100 мм небольшой длины, из которых формируют стропила дугообразной формы. Их соединяют между собой перфорированными металлическими пластинами при помощи саморезов. При этом укладывают отрезки досок так, чтобы сформировать дугу. На фото ниже один из таких вариантов сборки показан.

Конусная крыша

Эта разновидность кровельных конструкций купольных крыш может быть использована и как отдельная единица, и как составная часть сложной крыши. Но при одном условии – основание под конструкцию должно быть круглым.

В конусной крыше используют стропильные ноги прямолинейного типа. Но все остальные элементы скатных кровель здесь отсутствуют, а именно: конек, фронтоны, ендовы и прочие. Это дает возможность создать скатную плоскость, на которой никогда не скапливается большое количество снежного покрова. Но это часто становится ошибкой в процессе проектирования конусных крыш.

То есть некоторые заказчики не обращают внимание на высоту кровли. А ведь их делать пологими нельзя. Здесь минимальный угол наклона не должен быть меньше 15°. И чаще всего такие крыши делают чердачными, то есть нежилыми. Чтобы выдержать нагрузки, под каждую стропилу устанавливают опорную стойку из точно такой же доски, что и стропильная нога. Стойку упирают или в балку перекрытия потолка, или в железобетонное перекрытие строения.

Если под кровлей предполагается организовать эксплуатируемое помещение, то к формированию стропильной системы подходят по-другому. Во-первых, для этого создают кровельную конструкцию с углом наклона в пределах 70-75°. Во-вторых, между стропилами устанавливают распоры из досок или брусов, которые увеличивают жесткость конструкции. Распорки устанавливают не в каждое межстропильное пространство, а через одну ногу. К примеру, если стропил в конструкции конусной крыши 10, то распорок должно быть 5. Дополнительную жесткость крыше придаст обрешетка.

То есть, во втором варианте нет стоек и опор, которые занимают много места. Но необходимо обозначить и тот факт, что крутая крыша с большим углом наклона по своей плоскости практически не нагружается. Основные нагрузки ложатся на верхнюю часть конструкции. Поэтому стропила в верхней точке хорошо соединяются между собой с использованием длинных саморезов и дополнительных крепежных приспособлений.

Видео описание

В видео показано, как сооружается каркас конусной крыши:

Тип домов под круглые крыши

Основное требование к сооружению купольных крыш – геометрически правильное основание. А здесь два варианта: круглое или квадратное основание. Если форма стен дома – прямоугольник, то даже и не стоит думать о том, чтобы возвести кровельную конструкцию купольного типа. Есть вариант другой – арочная крыша полукруглого типа.

Если основание частного дома – это сложная по форме конструкции. Или в процессе строительства в него вносились изменения, к примеру, достраивались новые помещения, то в этом случае лучше использовать комбинированную кровлю. То есть ту, в которой используются скатные и купольные конструкции.

Что касается нагрузок от крыши на стены и фундамент, то здесь, как и в случае с другими видами кровельных конструкций, необходимо соотнести типы материалов, используемых для сооружения стен и крыши. К примеру, нельзя на деревянные стены, собранные по каркасной технологии, устанавливать фермы из металлопрофиля. Если дом сооружается из камня, блоков или кирпича, то ограничения снижаются, а во многих случаях полностью отсутствуют.

Преимущества купольных крыш

На самом деле кровли купольного типа являются обладателями очень серьезных достоинств:

пространство чердачного помещения можно максимально использовать, практически со стопроцентной эффективностью;
на купольных кровлях можно устанавливать неограниченное количество окон, даже есть прозрачные конструкции, полностью покрытые стеклом;

круглая конфигурация не дает снегу зацепляться на плоскости кровли, что снижает нагрузки от природных осадков до нуля;
небольшой вес конструкции за счет меньшего количества используемых элементов и деталей;
крыша купольного типа в разы прочнее и надежнее любой скатной разновидности;
уникальный внешний вид, который отличается от всех других кровельных конструкций.

В видео владелец круглого дома, покрытого круглой крыши, рассказывает, как он строил это оригинальное сооружение:

Заключение по теме

Крыши круглой конфигурации с учетом их преимуществ сегодня постепенно завоевывают российский строительный рынок. Не все загородные застройщики отдают им предпочтение, но такие кровельные конструкции появляются все чаще и чаще. К тому же именно купольные кровли дают возможность построить дома без стен. А это большая экономия.

Читайте также: