Výpočet valbové střechy domu

Plánování budoucího vzhledu střechy domu téměř vždy naráží na problém kontroly pevnosti, tuhosti a stability navrženého krokvového systému. Velmi krásné a na papíře elegantní valbové, stanové, lomené, valbové a polovalbové konstrukce v praxi vyžadují od developera znalosti a pochopení toho, jak vypočítat valbovou střechu co nejsrozumitelnějším a nejpřístupnějším způsobem. Čím složitější a propracovanější je střešní konstrukce sestavena, tím obtížnější je vypočítat její vlastnosti a dosáhnout spolehlivého výsledku.

Co znamená správně vypočítat střechu?

Existuje několik základních metod, které umožňují vypočítat valbovou střechu domu s relativně malou chybou. Všechny se široce používají v každodenním navrhování a byly mnohokrát ověřeny v praxi. Pro soukromého neprofesionálního developera lze k výpočtu parametrů střechy, který má znalosti v rámci školního kurzu matematiky, použít tři metody:

• Tabulková metoda výpočtu je nejoblíbenější a nejrozšířenější při návrhu valbových a jakýchkoli jiných standardních střešních schémat. Umožňuje vypočítat hlavní parametry střešní konstrukce pomocí tabulkových dat shromážděných v referenčních publikacích a manuálech;
• Vypočítejte parametry na základě trigonometrických vzorců a nejjednoduššího modelu valbové střechy. Grafickým sestrojením a nakreslením budoucí konstrukce valby ve zvětšeném měřítku můžete jednoduchým měřením získat všechny potřebné informace o parametrech střechy;
• Použití hotových programů a online kalkulaček. Je téměř nemožné provést takový objem práce ručně, vypočítat pevnost a geometrii střechy jiným způsobem bez základního vzdělání a školení.

Existuje velké množství specializovaných programů a výběr správného softwarového balíčku je dnes často mnohem obtížnější než jeho použití k výpočtu geometrie valbové střechy.

Pro vaši informaci! Plnohodnotné softwarové balíčky mají vysokou flexibilitu nastavení a umožňují vám vypočítat i ty nejsložitější možnosti, například vypočítat valbovou střechu s arkýřem.

Stejně jako u jakéhokoli jiného programu, i při práci s ASPSC je nutné pochopit podstatu výpočtů, v případě potřeby být schopen provést ověřovací výpočet úhlu valbové střechy pomocí školních trigonometrických vzorců. Dnes se téměř všechny více či méně složité výpočty provádějí pouze třemi základními metodami. Dokonce i zkušení a sebevědomí konstruktéři a architekti dávají přednost provádění výpočtu valbové střechy s povinnou opětovnou kontrolou, jak se říká, „na papíře“.

Co je to valbová střecha a proč je nutné ji vypočítat

Schéma valbové střechy se v současnosti používá v 90 případech ze 100 při výstavbě nových a rekonstrukcích starých domů. Valbová střecha, valbová nebo polovalbová, má řadu výhod:

• Konstrukce je poměrně kompaktní, s dobrou odolností vůči horizontálnímu zatížení větrem, tlaku dešťové vody a vrstvám sněhu;
• Schéma valbové střechy umožňuje minimalizovat tepelné ztráty střešní krytinou a eliminovat únik vody štíty, což je u schémat sedlových střech častým problémem;
• Hmotnost krokvového rámu a střešní krytiny valbové střechy je menší než u tradičních štítových konstrukcí, ale náklady na montážní a instalační práce jsou výrazně vyšší.

Pokud vypočítáte střechu podle všech pravidel, náklady na střešní krytinu jen mírně překročí tradiční jedno- a dvoupásmové konstrukce. V důsledku toho, po vynaložení určitých prostředků na výpočet optimálních parametrů valbové střechy, můžete maximálně optimalizovat náklady a zároveň získat nejodolnější, nejteplejší a nejtrvanlivější střešní konstrukci.

Vlastnosti použití různých metod pro výpočet valbové střechy

Kromě pevnosti a stability konstrukce je důležitou informací spotřeba materiálů, zejména drahých, dlouhých trámů a klád, izolace a střešní krytina. Před výpočtem zvolené možnosti tuhosti a průhybu krokví se provede předběžný výběr a výpočet úhlu valbové střechy. Tento parametr určuje:

• Výběr výšky hřebene a typu střešní krytiny plánované pro použití v konstrukci valbové střechy;
• Na základě hodnoty úhlu a střešního materiálu můžete vypočítat plochu valbové střechy a velikost výkonových prvků.

Znalost parametrů střechy, prvků krokvového rámu vám umožní snadno vypočítat celkovou hmotnost valbové konstrukce a náklady na materiál. Můžete vypočítat náklady na stavbu střechy a množství tlaku na stěny a základy budovy.

Nejjednodušší výpočet geometrie valbové střechy

Pro předběžný výpočet rámu valbové střechy můžete použít zjednodušený model zobrazený na obrázku níže.

Výchozími parametry jsou rozměry základny střechy nebo stavební bedny. Před výpočtem plochy valbové střechy je nutné rozhodnout o úhlu sklonu. Obvykle zákazník nabízí několik možností zastřešení, z nichž každá má svůj vlastní optimální úhel sklonu. Druhým faktorem, který je nutné znát pro správný výpočet únosnosti střechy, je maximální tloušťka a hmotnost sněhové pokrývky. Pro vyšší zeměpisné šířky se úhel valbové střechy volí alespoň 30 o a dokonce i 45 o, což umožňuje nezohledňovat tlak sněhové hmoty na krokve.

Důležité! Zjednodušený model valbové střechy lze použít k výpočtu jakékoli valbové konstrukce. Například pro výpočet plochy klasické střechy se dvěma krátkými valbami a dvěma prodlouženými svahy valb stačí k ploše valbové střechy přičíst plochu obdélníků svahů tvořených hřebenovým trámem a dlouhou obyčejnou krokví.

Po výběru úhlu je nutné vypočítat hřeben valbové střechy, což je snadné provést pomocí vzorce sinus nebo tangens úhlu pravoúhlého trojúhelníku. Pomocí trigonometrických vzorců můžete vypočítat délku běžných a rohových krokví, ale v praxi se nejčastěji rozměry jednotlivých prvků rámu krokví jednoduše přepočítávají pomocí koeficientů z tabulek. Znalost úhlu sklonu a délky běžné krokve umožňuje vypočítat úhlové a mezilehlé hodnoty.

Poté, co jsou známy předběžné hodnoty hřebene, krokví a běžných krokví, je nutné provést přesný výkres valbové střechy, na kterém lze výsledné detaily dodatečných výkonových prvků přesněji vypočítat a změřit pomocí grafické metody. Tato metoda se po několik staletí používala k výpočtu dřevěných lodních rámů, mostů, složitých stavebních konstrukcí z kamene a dřeva, dokud se neobjevily moderní matematické metody.

Při použití poměrně malého měřítka, přibližně 1:7 nebo 1:10, je možné graficky vypočítat absolutně všechny detaily valbové střechy na hotovém výkresu. Kupodivu přesnost takového výpočtu jen mírně překračuje standardní hodnotu používanou pro běžné inženýrské výpočty. Navíc při sestavování detailů a výpočtu rozměrů polotovarů pro konkrétní díly, například pro krokve nebo výztuhy, se délka a průřez volí s požadovaným přídavkem na ořezávání nebo broušení povrchu nosníku.

Teprve po nakreslení hrubého výkresu konstrukce můžete začít s nejdůležitější fází – výpočtem pevnosti a tuhosti, nebo nejčastěji – maximálního průhybu krokví, hřebenového nosníku, převisů a dalších prvků konstrukce. Nejjednodušší způsob, jak vypočítat parametry střechy, je pomocí hotového programu.

Metodika výpočtu valbové střechy pomocí programů

V nejjednodušším případě si můžete předběžné informace a vlastnosti valbové střechy ověřit a vypočítat pomocí online kalkulačky. Společnosti poskytující online softwarové balíčky používají hotové moduly, které obsahují základní požadavky stavebních předpisů a předpisů „Zatížení a nárazy“, jakož i definující ustanovení TKP 45-5.05-146-2009. Taková kalkulačka však bude schopna vypočítat pouze nejjednodušší verzi valbové střechy.

Pro výpočet budete potřebovat pouze omezený soubor základních informací o střešní konstrukci:

• Rozměry střešní základny nebo nástěnné desky;
• Úhel sklonu svahů;
• Délka koncových a bočních převisů;
• Materiály pro výrobu nosných prvků a střešních krytin;
• Krok krokví a latování;
• Údaje o zatížení větrem a sněhem pro konkrétní oblast.

Na výstupu kalkulátor vydává poměrně velké množství informací. Nejprve se kontroluje shoda nastaveného úhlu krokví s vybraným materiálem pro střešní krytinu. Druhý bod programu se pokusí vypočítat plochu střechy s ohledem na převisy a celkové zatížení krokvového systému při zadaných úhlech valbových a bočních svahů, zvlášť pro čistou střešní krytinu a zvlášť pod maximální vrstvou sněhu.

Ve druhé fázi se vydávají parametry krokvového systému:

• Délka valbových, rohových a běžných krokví;
• Počet krokví na každé části valbové střechy;
• Celková hmotnost krokvového rámu a doporučený průřez pro každý krokev.

Díky programu můžete navíc zjistit objem řeziva a plochu střešní krytiny. Získaná data vám umožní vypočítat náklady a cenu materiálu pro výrobu střechy. Některé kalkulačky vám umožňují získat několik možností výpočtu, ale nejčastěji si musíte nejlevnější a nejodolnější variantu vypočítat sami. V průměru musíte pro získání nejoptimálnějšího schématu sklonu a rozměrů krokví vypočítat alespoň 30–35 různých možností. K ceně se obvykle připočítává 10–12 % za náklady spojené s přípravou stavby a dodáním na staveniště.

Závěr

Významnou nevýhodou těchto kalkulaček je zjednodušené schéma, podle kterého je nutné vypočítat parametry valbové střechy. Jednoduchý online program neodpovídá na hlavní otázku – jak stabilní a tuhý bude rám a jaký bude maximální průhyb krokví a bednění za nejnepříznivějších podmínek zatížení. Proto se složité možnosti střešní krytiny nejlépe počítají pomocí specializovaných softwarových balíčků ASPSK.