Фронтон: определение высоты крыши и расчет площади

Разновидности форм

Хоть большинству людей привычен фронтон в виде треугольника или пятиугольника, разнообразие форм этими двумя фигурами отнюдь не ограничивается. В архитектуре можно встретить следующие виды:

Расчет и способы возведения

Чтобы соблюсти строительные нормы, не сделать ошибку, лучше начинать сооружение фронтона с инженерного расчета. Это позволит соблюсти пропорции, геометрию крыши, а также заранее просчитать сколько каких материалов необходимо будет закупить. Первым делом необходимо определить высоту щипцовой стены. Если кровля уже возведена, тогда она ограничивается высотой ее конька. В противном случае, сначала намечают продолжительность фронтона, а затем, исходя из этого параметра, выстраивают геометрию двускатной крыши. Для нежилых чердачных помещений достаточно 0,7-1,0 метра, но, если там будет оборудована теплая мансарда высота не должна быть менее полутора метров. Чтобы гарантировать комфортное использование таких помещений желательно сделать конек на высоте 2-2,5 метра.

Строительство фронтонной стены может производится двумя способами, отличающихся по порядку выполнения работ:

Этапы строительства

Процесс строительства фронтона нельзя назвать трудным, с ним может справится любой, при условии наличия базовых строительных навыков, не требуется даже специальная техника. Даже не зная, как его сделать, любой желающий может обучиться по видео-урокам. На самом последовательность работы определяется прежде всего материалом, который был выбран. Чаще всего выбор стоит между деревом и кирпичом. Можно выложить его кладкой в половину кирпича на вязком растворе. Чтобы придать ему необходимую форму, достаточно обработать пилой. На один квадратный метр расходуется 35-40 штук с учетом подгонки. Предпочтительнее использование пустотельного кирпича, так как его вес значительно ниже обычного, а значит нагрузка на фундамент минимальна.

Если использовать дерево, то сначала необходимо создать каркас, а потом обшить его досками 30 мм толщиной. Нередки случаи использования для обшивки влагостойкой фанеры. С одной стороны, это ускоряет строительство, с другой стороны конструкция, которая без того достаточно хрупкая, выходит менее надежной. Для придания привлекательного вида снаружи можно монтировать сайдинг или вагонку, которые не только эффектно выглядят, но также отлично защищают от влаги, термоизолируют.

Утепление

Если планируется устройство в мансарде жилого помещения, то без утепления фронтона не обойтись. Даже если оборудование чердака не подразумевается, но есть финансовые возможности, лучше его все же утеплить, так как генерируемое отопительными приборами тепло будет выходить через это незащищенное место. Специалисты советуют применять минеральную вату на базальтовой основе, но за неимением ее подойдет пенопласт. Чтобы осуществить монтаж создается каркас из досок ширины, соответствующей толщине утеплителя, для средней полосы России достаточно слоя 15 см. Затем снаружи фронтона выполняется обшивка вагонкой или сайдингом со слоем пароизоляции. А внутри стеновой пирог закрывается досками или щитами.

Нужно помнить, что трамбовать утеплитель ни в коем случае нельзя, в спрессованном виде он менее эффективен. А между внутренней обшивкой и ним должен быть оставлен зазор для циркуляции воздуха

Также важно подбирать утеплитель в соответствии с материалом, из которого происходит устройство фронтона. Чтобы обшивка из дерева прослужила дольше, необходимо обработать антисептиком, а при дальнейшей эксплуатации раз в год осматривать, выполнять текущий ремонт

Конструкция фронтона

Фронтоном строители называют часть торцевой стены, с боков ограниченную скатами крыши, а снизу карнизом. Форма этого элемента конструкции зависит от геометрии скатов. Самый распространённый вид фронтона – треугольный, он характерен для двухскатной крыши. Однако, встречаются трапециевидные, пятиугольные и даже овальные формы. По способу монтажа выделяют два типа фронтона:

• Устанавливаемый до строительства крыши. Его возводят до налаживания стропильного каркаса, поэтому расчет высоты и площади фронтона в этом случае особенно важен. Профессиональные мастера утверждают, что, если неправильно рассчитать эти параметры, крышу дома может перекосить. Плюс этого метода в том, что стропильные ноги и балки не мешают в работе, не затрудняют кладку в труднодоступных местах.

Определение высоты крыши

Перед тем как осуществлять расчет высоты кровли, необходимо сформироваться с ее видом. Она бывает односкатная, двускатная, шатровая, щипцовая, вальмовая или иного типа. Как пример можно посмотреть односкатную, шатровую и двускатную крыши. Трудные системы будут рассчитываться по аналогичному правилу, из-за того что у них каждый компонент — это один из обычных видов крыш.

Виды кровель. Перед тем, как проводить расчет высоты кровли, необходимо сформироваться с ее видом.

Потом устанавливается наклонный угол. У различных типов крыш, помимо мансардной, он располагается в диапазоне от 11 до шестидесяти градусов. Очень распространено значение от 35 до 45 градусов. В зависимости от свойств региона, в каком проводится домо строительство. Плоская (угол уклона меньше 35 градусов) в зимнее время может подвергаться огромный снеговой нагрузке, а повышение угла более 45 градусов приводит к тому, что она будет располагаться под высокими ветровыми нагрузками.

Прежде чем строить фронтон и делать расчет, важно сформироваться из каких материалов будет вестись строительство. Подбор материала находится в зависимости от технологии строительства дома. Если ему отводится роль продолжения стены с наружной стороны, то его можно выполнять из такого же материала, что и все здание, к примеру, из кирпича

Высота опредиляет, насколько объемным будет помещение чердака. Его функция находится в защите помещения чердака от проникновения осадков атмосферы, в дополнение, он является опорой для системы стропил. Система обязана быть крепкой и надежной и поднята на 2-3 ряда кладки из кирпича. Это необходимо чтобы установить и закрепить мауэрлат и правильно подвести наклонные стропилины к нему. По другому они будут выступать, и выполнять трудности во время монтажа крыши

Если ему отводится роль продолжения стены с наружной стороны, то его можно выполнять из такого же материала, что и все здание, к примеру, из кирпича. Высота опредиляет, насколько объемным будет помещение чердака. Его функция находится в защите помещения чердака от проникновения осадков атмосферы, в дополнение, он является опорой для системы стропил. Система обязана быть крепкой и надежной и поднята на 2-3 ряда кладки из кирпича. Это необходимо чтобы установить и закрепить мауэрлат и правильно подвести наклонные стропилины к нему. По другому они будут выступать, и выполнять трудности во время монтажа крыши.

Эта часть крыши может выступать и в виде индивидуальной системе, для какой применяются железные или железобетонные детали или же брусья сделанные из дерева, поставленные вертикально. Обшивка может быть из любых материалов.

Как рассчитать высоту фронтона

Как посчитать фронтон самостоятельно? Начать нужно с определения его высоты, поскольку эта характеристика во многом определяет внешность кровли и её пространственное восприятие, так же, как и функциональность кровли и всего здания.

Рассмотрим, какие факторы нужно учитывать, чтобы рассчитать высоту фронтона:

• конструктивные особенности стропильной системы, определяющей вид крыши. Здесь самыми важными параметрами являются длина скатов и угол их наклона;
• будет ли использоваться чердачное пространство как жилое помещение. Если нет, то высота крыши может находиться в пределах 2 метров, если да – то этот параметр нужно увеличить до 2,5-3 метров с учётом сужающегося кверху пространства. Кроме того, от этого зависит материал обшивки: для нежилого чердака достаточно обшивки досками или сайдингом, для мансардного типа применяют стенового материал, обычно тот же, который использовался для возведения стен;
• эстетическое восприятие. Низкая крыша делает строение некрасивым, приземистым, непропорциональным. Не следует и злоупотреблять этой характеристикой – слишком высокие кровли подавляют восприятие самого дома и в этом случае пропорции тоже кажутся неправильными. Оптимальное соотношение высоты крыши к высоте стен строения – 1:1.

Что касается угла наклона скатов, то он может колебаться в достаточно широких пределах, от 15° до 60°, хотя оптимальным считается диапазон 35-50 градусов. Чем меньше угол, тем больше показатель снеговой нагрузки на поверхность кровли. У слишком крутых крыш другой недостаток – они будут в большей степени подвержены ветровым нагрузкам.

Чтобы правильно выполнить расчёт высоты фронтона обычной двухскатной крыши, необходимо учесть, что верхнюю часть стены обычно поднимают на несколько рядов кирпича или аналогичного по высоте стенового материала, чтобы смонтировать мауэрлат, который необходим для монтажа стропильной системы.

От размера фронтона, в том числе его высоты, зависит и количество используемого кровельного материала, что важно, если бюджет строительства ограничен

Значение фронтона в конструкции крыши

Вопрос о том, как рассчитать площадь фронтона, очень важен для тех, кто самостоятельно занимается возведением крыши

Перед тем как получить ответ, важно определится с формой устройства, напрямую зависящей от конструкции крыши здания. Существуют различные виды крыш, которые одновременно могут состоять из нескольких элементов

К примеру: многощипковая конструкция с конусом или полувальмовая с одной стороны и мансардная с другой.

Фантазии архитекторов и дизайнеров нет предела. Но даже при таком разнообразии самыми распространенными формами фронтонов считаются трапециобразная и треугольная. Эксперты рекомендуют заняться строительством торцовых частей после установки стропильной системы.

В противном случае существует риск обвала конструкции, а в расчетах площади можно допустить серьезные ошибки, что приведет к существенным затратам на материалы. Кроме того, погрешности в подсчетах способны привести к перекосу стропил в случаях, когда фронтоны служат опорой поперечных балок. Чтобы избежать неприятностей, специалисты предлагают дополнительно укреплять стропильную систему крыши.

Как вычислить площадь и высоту фронтона?

Сложный, на первый взгляд, расчет квадратуры торцов можно осуществить с помощью геометрии. Так как фронтон по своей форме может напоминать либо трапецию, либо треугольник, то и для вычисления площади придется воспользоваться геометрическими формулами. Прежде всего нужно рассчитать высоту крыши, а для этого стоит определить существующие типы перекрытия:

Формы скатных крыш.

1. Шатровое.
2. Вальмовое.
3. Односкатное.
4. Двускатное.
5. Мансардное.
6. Щипцовое.

Все типы рассчитываются по одному принципу, так как даже самые сложные конструкции состоят из нескольких простых. Далее необходимо определяется угол наклона крыши. Зачастую он варьируется от 11° до 60°, но самыми распространенными значениями являются 35-45°.

Крыша с углом наклона меньше 35° — плоская, основной ее недостаток в том, что зимой она подвергается большим нагрузкам от обильных осадков. Крыша с углом наклона от 45° подвергается воздействию сильных ветров. После определения угла наклона можно перейти к вычислениям. Высота конька — неизвестный катет а — делит треугольную крышу на прямоугольники, значит: a=b*tg α. Катет b вычисляется делением ширины дома пополам.

Пример. Здание 5х10 м, с углом наклона крыши в 40°. Ширину здания нужно разделить на 2, что дает возможность вычислить катет b = 2,5. Тангенс 40° = 0,84. Оптимальная высота конька: 2,5*0,84=2,1 м.

После того как определена высота, можно приступить к расчету площади фронтона. В данном случае нужно воспользоваться методом параллелограмма. Фронтон треугольной формы нужно продлить линией до образования фигуры параллелограмма и воспользоваться формулой: S=ah. S — общая площадь фигуры, h — высота фронтона и фигуры, а — длина основания. Разделив полученный результат на 2, можно определить площадь фронтона крыши.

http://masterfasada.ru/youtu.be/OOFOL4kqbzA

Приступаем к работе

Схематично создание фронтона подразумевает три этапа:

• Обшивка . Правильное выполнение этого шага означает не только успешную реализацию следующих двух, но и долговечность конкретного фронтона в общем.
• Утепление . Этот момент необязателен в том случае, если потенциальный чердак не будет мансардным. Тем не менее отсутствие утепления или его ненадлежащее качество отрицательно скажется на холодостойкости всего дома;
• Облицовка . Это завершающий этап, в процессе которого исправляются недостатки предыдущих шагов, и крыша приобретает аккуратный вид. Можно сказать, что облицовка — это процесс декорирования.

Условия возведения

Конструкция представляет собой торцовую стену мансардного этажа, защищающая чердак от природных явлений (ветер, дождь, мороз). Самой распространенной формой фронтонов считают треугольную форму, но встречаются также трапециевидный, пятиугольный и многосложный вид, зависящие от проекта дома.

Фронтон может быть продолжением газобетонной стены или обустраиваться по каркасной обшивке, которая является стропильной частью крыши (алюминий, доска).

Стеновой фронтон более прочный, поэтому его, как основной вариант, используют гораздо чаще.

Фронтонная конструкция устанавливается с двух сторон дома. Она должна иметь геометрически правильные размеры с каждой стороны, тождественные друг другу, чтобы не было перекосов ската крыши.

Строительство фронтонов начинают от армированного монолитного пояса (мауэрлата), и всегда закрепляют анкерами по ходу возведения, в последнем ряду верхней стены. Основные правила к возведению всех газобетонных конструкций содержатся в СП 339.1325800.2017.

Главными особенностями фронтонов является то, что от них зависит:

1. размер и конфигурация будущей кровли;
2. прочность стены (продолжение конструкционной наружной несущей части);
3. распределение нагрузки от крыши и мансарды;
4. наличие окон на мансарде и чердачный вход.

Подходящие блоки

Требования ко всем блокам из ячеистых газобетонов определены рядом нормативов (ГОСТов):

1. Р 57334-2016/EN 771-4:2011;
2. 25485-89;
3. 31360-2007;
4. 12852.5-77;
5. 21520-89;
6. 12852.6-77;
7. 27005-86;
8. 31357-2007;
9. 31359-2007;
10. СН 277-80.

Из существующих видов наиболее предпочтительным для фронтона будет материал с маркировкой по плотности D500-D700 (и выше), конструкционного ряда, который относят к лучшим при возведении несущих стен.

Разные формы ячеистого бетона делят его на прямоугольные, с пазами, U-образные, с ручками. Для фронтонов могут быть использованы блоки со стандартными размерами по ГОСТу – 600 х 400 (300) х 200 (300) мм или 400 х 400 (300) х 300 мм.

Чтобы фронтонная конструкция была прочной, ее укрепляют распорками и перемычками. При этом каркас крыши делают максимально прочным и надежным. Требуемая толщина газобетонного блока является стандартной (для всех наружных несущих стен) – 375 мм.

Правильный расчет

Чтобы не ошибиться в строительстве, в заранее составленном проекте проводят расчет необходимых параметров, согласно которым соотношения параллельных сторон должны быть тождественными. При проведении самостоятельных расчетов учитывают следующие параметры:

• Высота. Представлена расстоянием от основания конструкции до верхней ее точки. Данный показатель всегда вносят в проектную документацию.
• Ширина. Показывает расстояние по основанию конструкции — в наиболее широкой части.

• Угол ската крыши. Для его определения можно воспользоваться таблицей фотографии ниже, созданной по нормативным требованиям. Чтобы узнать его значение, нужно отмерить 1 м от края фронтона и высоту ската – это и будет углом наклона:

• Площадь треугольника. Определяется по стандартной формуле: высоту перемножают с шириной и делят на 2. Если присутствует несимметричность скатов, то площадь каждой половинки рассчитывают отдельно, а затем суммируют. Основная формула расчета фронтона:

  S= L /2 х H, где: L – основание треугольника (ширина постройки), H – высота
  Пользование формулой показано на картинке ниже:

• Площадь фронтона-трапеции. Здесь высоту перемножают со средней линией (половина сумм длин по верхнему и нижнему основаниям). Дополнительно вычисляется площадь треугольной области верха по формуле, описанной в предыдущем пункте. Полученные суммы складываются между собой, и получают значение точной площади конструкции.

Проведение расчетов: два варианта

Посчитать размеры фронтона достаточно просто. Для этого необходимы знания геометрии седьмого класса по вычислению площади фигур. Их измеряют в квадратных метрах. В данном случае рассмотрим два варианта подсчетов для фронтона трапециевидной формы и для треугольной формы:

1. Самая простая форма – треугольная. Все помнят из школьного курса, что площадь треугольника равна половине произведения высоты на основание, к которому опущена высота: S = 0,5 h*l, где S – площадь, h – длина высоты, l – длина основания. В случае строительства под высотой будет пониматься высота крыши (от перекрытия до коньковой балки), а длина основания равна длине стены, над которой возводится фронтон. При этом не имеет значения то, что крыша может быть несимметричной: площадь треугольного вида от разных углов наклона не изменится (однако это повлияет на конструкцию каркаса и разделку материалов).
2. Трапециевидный считается просто. Его площадь равна произведению высоты на среднюю линию (длина средней линии есть половина суммы длин оснований) S = h * 0,5 (a+b), где S – площадь, a и b – длины оснований (одно основание – стена, второе – плоскость кровли).

При отсутствии значения высоты ее легко найти по теореме Пифагора или зная углы наклона скатов.

В случае если форма фронтона достаточно сложная, ее разбивают на прямоугольные треугольники и прямоугольники, затем считают площадь полученных фигур, а результаты складывают.

Дом с двускатной крышей (фронтон треугольной формы) с одинаковыми скатами. Ширина дома составляет 8 м, угол наклона ската 35° (его тангенс равен 0,71). Сначала следует рассчитать высоту крыши, она равна 0,5*8*0,71= 2,85 м. Соответственно, площадь такого фронтона равна 0,5*8*2,85= 11,4 м²

Важно помнить, что в этом случае их будет 2.
Трапециевидный считается легко. Дано: длина стены 12 м, длина верхнего ребра крыши составляет 6 м, высота фронтона крыши составляет 4 м

Площадь при этом будет равна 4*0,5*(12+6) = 36 м².

При этом важно помнить, что фронтонов может быть несколько, поэтому необходимо рассчитать площади каждого и потом сложить (это нужно для определения количества строительных материалов). Стоит вычесть из площади фронтона площадь окон (это могут быть как полноценные мансардные окна, так и слуховые)

Также при обивке их деревом необходимо учесть то, что щели надо будет конопатить мхом или другим материалом.

В любой конструкции крыши — двухскатной, ломаной, вальмовой, независимо от способа постройки и оформления, всегда имеются, как минимум, два фронтона вертикальных стен, ограничивающих объем под кровельными скатами. С помощью фронтонных стен подкрышное пространство превращается в закрытый чердак или жилое помещение мансарды. От грамотного устройства фронтона крыши во многом зависит внешний вид здания, прочность несущей системы крыши и ее способность сберегать тепло. Поэтому вопрос о том, как сделать фронтон, ливневую систему и защитные козырьки, необходимо закладывать в проект одновременно с выбором схемы стен и каркаса крыши.

Какие материалы нужны?

После того, как будет разработан чертёж и проект будущей крыши, станет понятно, какого сечения брус нужно приобретать, какая должна быть обрешётка и материал кровли.

Можно использовать брус от древесины хвойных пород (сосна, ель). Влажность дерева не должна быть больше 20%. Материал должен иметь гладкую поверхность, без сучков, расслоений, следов поражения насекомыми и трещин.

Также понадобятся:

• Брус для мауэрлата и прогонов – сечение 200×200 и 50×100 мм соответственно.
• Обрезные доски – для стропильных ног (размеры 50×200 мм).
• Доски – для обрешётки и контробрешётки (сечение 50×50 либо 20×90 мм). Для создания обрешётки также можно применять оцинкованный профиль.
• Толстая фанера – для фиксации и закрепления стыков стропил.
• Утеплитель (толщина 200 мм).
• Гидроизоляция и пароизоляция.
• Герметик.
• Металлические крепежи для стыковки мауэрлата и стропил, скобы, кронштейны, саморезы.
• Кровельное покрытие.
• Антипирены, антисептическая обработка, пропитка от гниения. Обработку этими средствами нужно проводить 2 раза до монтажа на крыше. Проводить процедуру по факту – неудобно и не надёжно, ведь не получится обработать материал в недоступных местах или в некоторых зонах с внутренней стороны.

Необходимые расчеты

Важно помнить, что при расчетах нужного количества панелей следует учитывать и тот сайдинг, который применяется для обшивки стен (если они обшиваются сайдингом). Это связано с тем, что панели фронтона необходимо будет состыковать с панелями стен. В связи с этим расход материала будет существенно повышен

В этом случае рассчитать сайдинг для стен довольно просто, поскольку стены имеют четырехугольную форму. Для этого высчитывается площадь каждой стены, а затем полученные результаты складываются

В связи с этим расход материала будет существенно повышен. В этом случае рассчитать сайдинг для стен довольно просто, поскольку стены имеют четырехугольную форму. Для этого высчитывается площадь каждой стены, а затем полученные результаты складываются.

Схема установки первой рядовой панели сайдинга.

Итоговая сумма будет добавляться к площади фронтонов. Однако проще сложить длину всех стен и умножить на их высоту. Таким образом будет получена полная квадратура стен. Далее приступают к расчету площади фронтона.

1 вариант. Треугольная форма. Именно такие фронтоны являются самыми распространенными, поскольку возвести крышу с обычной двухскатной стропильной системой проще всего. Простота конструкции заключается в том, что фронтоны образуются при пересечении 2 прямых скатов кровли и стены. В этом случае форма исследуемого объекта — равнобедренный треугольник (треугольник, у которого боковые стороны и углы основания равны). Рассчитать площадь такого фронтона-треугольника можно следующим алгоритмом:

1. Если известна высота от стены до коньковой балки и длина стены-основания фронтона. В этом случае площадь треугольника будет равна половине произведения высоты и длины стены (S = 0,5 x h x l). Например, высота коньковой балки 4 м, а длина стены-основания 7 м, S = 0,5 х 7 х 4 = 14 м².
2. Далее учитывается количество фронтонов. Всегда у подобных конструкций стропильной системы таких фронтонов будет 2. Поэтому посчитанное выше значение умножается на 2.
3. Последним пунктом идет учет площади стен, в случае если их обшивают сайдинговыми панелями. Для этого к площади стен прибавляются площади всех фронтонов, а итоговая сумма и будет являться основной расчетной.

Как видно выше, произвести такой подсчет просто, зная размеры крыши. Это позволяет выполнять подобные расчеты самостоятельно.

Обшивка фронтона вертикальным сайдингом.

2 вариант. Фронтон имеет форму трапеции. В этом случае расчет выполнить сложнее, поскольку требуется знать больше исходных данных. Для этого необходимо измерить высоту коньковой балки, длину верхнего основания трапеции и длину стены-основания. После чего расчет производят следующим образом:

Считают площадь трапециевидного фронтона так же, как площадь трапеции. Она равна произведению высоты трапеции и средней линии. Средняя линия равна половине суммы оснований. Например, длина стены равна 7 м, длина верхнего основания 3 м, высота от стены до конька равна 3 м

В этом случае итоговая площадь будет равна S = 3 х (3+7)/2 = 15 м²

Важно помнить, что здание может иметь несколько фронтонов, которые могут существенно отличаться по площади друг от друга. В случае если форма и размеры фронтонов одинаковы, то полученная расчетная площадь умножается на количество фронтонов

Далее, как и в прошлом случае, к полученной сумме площадей всех фронтонов следует прибавить и площадь стен, если они будут обшиваться сайдингом.