Углы на кровле. Минимальный и максимальный уклон плоских кровель по снип
Металлочерепица считается одним из самых удобных и популярных кровельных материалов. Отличаясь высокой несущей способностью, прочностью, простотой монтажа, металлочерепица мало подвержена механическим воздействиям. Планируя выкладку материала, следует высчитать правильный уклон для металлочерепицы и соблюсти технологические тонкости монтажа. Тогда крыша будет служить долго и не потребует скорого подновления.
Уклон кровли – важная определяющая конструкции, образовываемая углом, обрезанным плоскостью перекрытия и кровельным скатом. Выражается показатель в процентах или градусах, вычисляется путем деления высоты конька на 1/2 ширины строения. Угол наклона кровли из металлочерепицы регламентируется СНиП и инструкцией поставщика. От показателя зависят такие факторы, как:
- Применение кровельного покрытия на крыше.
- Способность крыши эффективно отводить природные осадки, противостоять ветрам и другим климатическим явлениям.
- Цена кровельных работ.
- Масса кровельного пирога.
Достаточно новое покрытие, металлочерепица, не так жестко регламентируется стандартами. Поэтому производитель часто сам советует показатель минимального угла, опираясь на технические характеристики продукции. Расчет производится по толщине листа, несущей способности основы и метода выкладки кровельного покрытия. Однако существуют оптимальные значения, на которые следует опираться:
- При скате в 6 метров длины минимальный уклон по СНиП должен быть не менее 14°.
- Допустимый уклон кровли из металлочерепицы должен находиться в пределах 14-45°.
- Оптимальная величина угла 22°, этого показателя достаточно для нормального отведения осадков при площади скатов менее 6 метров.
Выбор уклона кровли не всегда отличается простотой, потому опираясь на показатели СНиП, следует принять во внимание такие рекомендации по обустраиваемой крутизне ската:
- Уровень снеговой нагрузки в регионе строительства. Для определения показателя нужно взять информацию из справочника и высчитать среднегодовое количество в зимний период. Чем толще снеговой покров, тем больше уровень наклона, в противном случае снеговая масса будет задерживаться на крыше, что приведет к деформации листов.
- Ветровая нагрузка – показатель также зависит от особенностей региона. При максимальной интенсивности ветровых потоков угол наклона обустраивается небольшой, что снижает парусность скатов.
Совет! В расчет принимается также количество ураганов, смерчей и других природных катаклизмов. Информация берется из справочников.
Особенности металлочерепичных крыш с малым уклоном
Самый низкий показатель угла наклона ската 14°, но опытные кровельщики укладывают материалы и при расчетах угла в 10-14°. А для обеспечения надежности кровельного ковра и снижения риска протечек выполняются следующие действия:
- Увеличивается частота реек в обрешетке за счет снижения межстропильного шага.
- Усиливается система стропил посредством частой или сплошной обрешетки.
- Значительно повысить количество нахлестов! Несмотря на рекомендации производителей по горизонтальному нахлесту в 8 см, вертикальному в 10-15, нахлест увеличивается на ширину волны. Благодаря такому способу повышается прочность кровельного ковра и исключается риск протечек на крыше малого ската.
- Тщательно изолировать места стыков герметиком на силиконовой основе.
Совет! Все предпринимаемые меры имеют временный характер, поэтому визуальный осмотр крыши раз в год не повредит.
Определение уклона кровли по геометрическим размерам или в градусах
Формула расчета крутизны ската для крыши из металлочерепицы по размерам, например, для двускатной крыши рассчитывается по следующей формуле: I = H/(1/2L), где:
- I - нужный угол для металлочерепицы;
- H – расстояние от границы перекрытия до конька, то есть показатель высоты стропильной конструкции;
- L – размеры ширины строения.
Чтобы найти процентное соотношение, полученный показатель i умножается на 100. А для выражения в градусах следует воспользоваться тригонометрической функцией или найти значение в соответствующей таблице:
| градусы | % | градусы | % | градусы | % |
| 1 | 1,7 | 16 | 28,7 | 31 | 60,0 |
| 2 | 3,5 | 17 | 30,5 | 32 | 62,4 |
| 3 | 5,2 | 18 | 32,5 | 33 | 64,9 |
| 4 | 7,0 | 19 | 34,4 | 34 | 67,4 |
| 5 | 8,7 | 20 | 36,4 | 35 | 70,0 |
| 6 | 10,5 | 21 | 38,4 | 36 | 72,6 |
| 7 | 12,3 | 22 | 40,4 | 37 | 75,4 |
| 8 | 14,1 | 23 | 42,4 | 38 | 78,9 |
| 9 | 15,8 | 24 | 44,5 | 39 | 80,9 |
| 10 | 17,6 | 25 | 46,6 | 40 | 83,9 |
| 11 | 19,3 | 26 | 48,7 | 41 | 86,0 |
| 12 | 21,1 | 27 | 50,9 | 42 | 90,0 |
| 13 | 23,0 | 28 | 53,1 | 43 | 93,0 |
| 14 | 24,9 | 29 | 55,4 | 44 | 96,5 |
| 15 | 26,8 | 30 | 57,7 | 45 | 100 |
Важно! Данный тип расчета подходит для одно-, двухскатных крыш. Для односкатной берется во внимание вся длина пролета. В случае обустройства кровельного ковра с наличием нессиметричного ската, угол крыши рассчитывается по расстоянию от точки проекции конькового элемента до перекрытия для каждого ската по отдельности.
Оптимальный угол для кровли с наличием сложных конструктивных элементов принимается в расчет поправочный коэффициент для проекции по горизонтальному направлению:
- Угол кровли 1: 12 (7°) – К = 1,014;
- 1:10 (8°) = 1,020;
- 1:8 (10°) = 1,031;
- 1:6 (13°) = 1,054;
- 1:5 (15°) = 1,077;
- 1:4 (18°) = 1,118;
- 1:3 (22°) = 1,202;
- 1:2 (30°) = 1,410.
Критерии выбора угла наклона
Высчитывая угол наклона крыши для металлочерепицы, нужно знать, что малая крутизна имеет свои достоинства:
- экономичность расхода материалов;
- снижение весовой массы кровельного ковра, показателя парусности листов, что минимизирует риск появления дефектов при шквальных ветрах;
- удобство и простоту обустройства систем водоотведения.
Но есть и недостатки, если наклон крыши минимальный, то:
- необходимо максимально герметизировать стыки, так как практически полное отсутствие слива повышает возможность проникновения влаги через точки крепления;
- придется чаще убирать снеговые завалы на крыше, чтобы металлочерепица не подвергалась повышенной нагрузке;
- необходимость обустройства мощной обрешетки потребует просчета несущей способности основания и усложнит крепление кровельных элементов;
- под плоской крышей не всегда есть возможность обустройства просторных жилых/нежилых помещений.
Но если уклон крыши большой, например в 45°, то, несмотря на свободный сход снегового покрова, увеличена масса покрытия, из-за чего листы попросту сползают. Выход – упрочнение крепежа и неукоснительное соблюдение технологии монтажа кровельного ковра. Кроме того, когда угол наклона крыши из металлочерепицы слишком крутой, увеличивается расход кровельного материала, как и при обустройстве фигурных скатов.
Чтобы не просчитывать, какой угол будет лучше, берите за основу рекомендации опытных кровельщиков: для односкатных крыш составляет 20-30°, для двухскатных – 25-45°. И небольшой совет: при обустройстве обрешетки с частым шагом получается некая амортизационная подушка, упрочняющая кровельный ковер. Зная формулу расчета, легко просчитать разные варианты крутизны скатов и решить, какому углу отдать предпочтение, в зависимости от погодных, климатических условий и финансовой составляющей: как ни крути, на крыши с минимальным уклоном расход материала меньше.
Во всем земном шаре существуют тысячи и тысячи архитектурных традиций в плане внешнего вида крыш. Но современные архитекторы полностью изменили представление о культуре загородного строительства, введя односкатные формы крыш как идеально сочетающиеся с ландшафтным дизайном и многообразные в исполнении. Конечно, задали это новый модный тон жители Австралии, где отсутствие снегов вообще как природного явления позволяет им творить с архитектурой жилых домов все, что фантазия продиктует.
Но в снежных регионах России такую крышу строить можно, но с соответствующим уклоном и в правильном направлении. Одним словом, главный параметр функциональности – угол наклона односкатной крыши, высчитывать который мы сейчас научим вас.
Шаг 1. Рассчитываем постоянные и динамические нагрузки
Первым делом рассчитайте нагрузки на односкатную крышу. Их принято делить на постоянные и динамические. Первые – это вес кровельного покрытия, которые всегда находится на крыше, такие установки, как антенны и тарелки, дымоход и прочее. Т.е. все то, что будет на кровле и днем, и ночью.
А динамические нагрузки, или, как их еще называют, переменные, – это те, что бывают время от времени: снег, град, человек, ремонтные материалы и инструменты. А еще ветер, который ну очень любит срывать односкатные крыши ввиду их парусности.
Снеговые нагрузки
Так, если сделать уклон односкатной крыши в 30°, зимой снег будет давить на нее с силой по 50 кг на каждый квадратный метр. Просто представьте, что на вашей крыше будет сидеть по одному человеку на каждый метр! Вот такая нагрузка.
А если поднять крышу до выше 45°, снег с большой вероятностью и вовсе не сможет задержаться (еще это зависит от шероховатости кровельного покрытия). Но для средней полосы России, где снегопады умеренные, односкатную крышу достаточно делать и в пределах 35-30°:
Минимальный угол, который должен быть, чтобы снег смог сходить с односкатной крыши сам – это 10°. А максимальный – 60°, ведь делать крышу более крутой уже нет смысла. То же самое касается и снега, который еще больше цепляется за такую крышу.
Вот почему владельцы односкатных хозяйственных построек зимой часто берутся за лопату. Спасает только площадь покрытия: чем она меньше, тем меньше вероятность того, что снег сможет прогнуть материал.
Ветровые нагрузки
А вот в ветреных регионах строить крыши с крутыми скатами нельзя вообще. Для сравнения: уклон односкатной крыши в 11° испытывает ровно в 5 раз больше силу ветра, чем скат в 45°. Ввиду этого учтите, что односкатную крышу всегда делают низкой частью к подветренной стороне.
Комбинированные нагрузки
А еще обязательно рассчитайте для односкатной крыши такой значение, как сочетание максимально неблагоприятных постоянных и временных нагрузок. Т.е. ту критическую точку, которую должна уметь выдерживать стропильная система. Об этом, кстати, нередко забывают! Думают, вот, снег крыша выдержит, ветер тоже…
А что, если вам с другом придется в сильную бурю и снегопад вылезти на крышу? Рассчитана ли конструкция одновременно и на снег, и на ветер, и на ноги хотя бы двух человек? Вот так и случаются неприятности.
Шаг 2. Подбираем уклон крыши
Уклон односкатной крыши – в довольно широком диапазоне: от 6° до 60°. Все зависит от местности, в которой вы собрались строиться: если вам нужно успешно сбрасывать тонны снега каждую зиму, тогда делайте скат покруче, если планируете защититься от ветра – тогда более пологой. А еще от многих других факторов, в том числе и эстетических.
Крутые односкатные крыши
Чем больше угол у такой крыши, тем быстрее по ней стекает вода в желоба. Здесь не будут задерживаться ни листья, ни грязь, а потому само кровельное покрытие прослужит намного дольше. Кроме того, на такой кровле больше видна визуальная эстетика выбранной гибкой черепицы или металлопрофиля, что часто играет большую роль для хозяев.
Малоуклонные односкатные крыши
Скорость стекающей дождевой и талой воды на малоуклонных скатах намного ниже, а потому здесь есть риск застаивания воды, собирания грязи и застревания льда. На таких кровлях быстро развивается мох и налипает листва. Особенно, если кровельное покрытие шероховато.
Что же касается дождевой воды, то главное требование к кровле, чтобы вода на ней при таянии снега или после дождя на оставалась на поверхности кровельного материала, а легко скатывалась. Если же она имеет слишком низкий уклон (для определенной местности), то жидкость будет подолгу стоять во всех неровностях и швах. И чем дольше – тем больше у нее шансов проникнуть внутрь и создать много проблем в виде сырости, испортившегося утеплителя и коррозии металлических элементов крыши:
Но, если над такой постройкой возвышается большая крыша дома, то ничего страшного:
Но здесь все равно есть свой плюс: чем меньше угол наклона односкатной крыши, тем более близка геометрия внутренних помещений к традиционному кубу. А, значит, воспринимается легче и используется с большей пользой.
Поэтому, чем ниже угол наклона такой крыши, тем больше нужно заботиться о ее гидроизоляции, чтобы талые и дождевые воды не смогли проникнуть в стропильную систему. А потому здесь уже нужные такие кровельные покрытия, как мембраны, рулонная изоляция или цельные листы.
Со стандартным углом наклона односкатная кровля строится так:
Минимальный угол односкатной крыши
Односкатную крышу, угол которой всего 3-5%, нередко делают инверсионной. Т.е. подвергают ее определенным дополнительным нагрузкам: ходят по ней, выращивают на ней сад или даже используют как открытую террасу. Как здесь:
Кроме того, при определенном угле односкатная крыша направляет поток воздуха в нужном направлении, захватывая осадки и отводя их. Помните об этом!
Шаг 3. Определяемся с требованиями к уклону
В функциональном плане односкатные крыши делят на три основных типа: вентилируемые, невентилируемые и комбинированные. Рассмотрим каждый вариант подробнее.
Вентилируемая конструкция
Такие обустраивают в строениях закрытого типа. В качестве вентиляции служат продухи и специальные пустоты между изоляционными слоями, через которые воздух, проходя, захватывает капельки влаги из утеплителя и выносит их наружу.
Если такой вентиляции не обеспечить, тогда влага будет оставаться внутри утеплителя (а она все равно в него попадает, хоть и понемногу), и утеплитель начнет отсыревать, портиться. И в итоге разрушаться будет постепенно весь кровельный пирог.
Но у вентилируемой односкатной кровли есть свои ограничения. Так, угол наклона у нее может быть только в пределах от 5% до 20%, иначе воздух не сможет эффективно проходить через продухи.
Невентилируемая конструкция
Этот тип односкатной крыши преимущество строят на террасах и хозпостройках. Обычно угол такой крыши находится в интервале всего 3-6%, хотя никаких ограничений к нему нет.
Вентиляция в таких крышах не нужна потому, что воздух в помещении без стен или с часто открытыми широкими дверьми (как в случае с гаражом) и сам хорошо вентилирует, унося на улицу любые водяные пары. Которые, к слову, и сами по себе особо не образовываются в подобных постройках:
Комбинированная конструкция
Такие крыши совмещают устройство обоих предыдущих видов. Здесь нужный уклон крыши придается за счет теплоизоляции. Получается экономно, но зимой придется постоянно счищать снег.
Но и устройство такой односкатной крыши уже другое, ведь к переменным и статическим нагрузкам теперь добавляются еще и динамические. И обычно все выглядит так: снизу профнастил, на нем – два слоя утеплителя и хорошая гидроизоляция.
Зависит угол односкатной крыши также от таких параметров, как типа соединения стропил к мауэрлату или стенам. Давайте разберемся подробнее.
Шаг 4. Вычисляем точный угол ската
Углом односкатной крыши принято называть угол, под которым стропила и скат крыши наклонены к горизонтальной плоскости потолка. Причем отнеситесь серьезно к этой схеме, если вы хотите обеспечить вашей крыше правильную механическую прочность:
Угол наклона скатов измеряется в процентах и градусах. Но, если с градусами еще более-менее понятно (спасибо школьному курсу геометрии), то что такое проценты? Проценты – это отношение разницы высоты конька и карниза к горизонтали ската, умноженное на 100.
Есть еще один интересный момент: многие архитекторы специально рассчитывают угол односкатной кровли так, чтобы он был равен углу возвышения солнца в данной местности в середине весны. Тогда можно до миллиметра рассчитать, когда и какая будет тень, что важно для планирования террас перед домом и других мест отдыха.
Шаг 5. Ограничиваем круг выбора кровельного покрытия
Свои требования к минимальному и максимальному углу наклона односкатной кровли имеют и современные кровельные материалы:
- Профнастил: min 8°- max 20°.
- Фальцевая кровля: min 18°- max 30°.
- Шифер: min 20°- max 50°.
- Мягкая кровля: min 5°- max 20°.
- Металлочерепица: min 30° – max 35°.
Конечно, чем меньше угол, тем более дешевые материалы вы можете применять: рубероид, профнастил и подобные им.
Вы удивитесь, но специально для малоуклонных кровель сегодня разрабатывают те же виды кровельного покрытия, что обычно используются при наклоне не менее 30°. Зачем? Такова мода в Германии, которая дошла и до нас: односкатная крыша почти пологая, а кровля – стильная. Но как? Просто производители улучшают качество замков, делают больше область нахлеста и тщательнее продумывают защиту от грязи. Вот и все хитрости.
Шаг 6. Определяемся со стропильной системой
А от выбранного угла наклона крыши и планируемых на ее нагрузок определяемся с видом крепления стропил к стенам. Так, всего таких видов три: висячие стропила, наслонные и скользящие.
Висячие стропила
Висячие стропила – единственный вариант, когда соединение должно быть жестким, но для стропил между боковыми опорами нет возможности сделать опору.
Проще говоря, у вас есть только внешние несущие стены, и никаких перегородок внутри. Скажем, это довольно сложная стропильная система, и к ее строительству нужно подходить с ответственностью. Вся проблема в больших пролетов и в давлении, которое оказывается на стены:
Или как в этом проекте:
Наслонные стропила
Здесь уже вся крыша давит минимум на три опоры: две внешние стены и одну внутреннюю. А сами стропила здесь используются плотные, с сечением не менее 5х5 см брусков и 5х15 см стропильных ног.
Скользящие стропила
В этой стропильной системе в качестве одной из опор служит бревно в коньке. И для соединения с ним стропил используются такие специальные элементы, как «скользячки». Это металлические элементы, которые помогают стропилу при усадке стен немного двигаться вперед, чтобы избежать трещин. Совсем немного! И благодаря этому устройству крыша легко переносит даже достаточно ощутимую усадку сруба, без каких-либо повреждений.
Суть проста: чем больше в стропильной системе узлов, тем она гибче и прочнее. Тем больше односкатная крыша способна выдерживать давление веса кровельного покрытия и снега, и при этом не ломаться. Но есть стропильные системы, где соединение вообще статично:
Шаг 7. Вычисляем высоту односкатной крыши
Вот три самых популярных способа точно вычислить нужную высоту будущей крыши.
Способ №1. Геометрический
Односкатная крыша имеет вид прямоугольного треугольника. Длина стропильной ноги в этом треугольнике – гипотенуза. А, как вы помните из школьного курса геометрии, длина гипотенузы равна корню из суммы квадратов катетов.
Способ №2. Тригометрический
Еще один вариант расчета длины стропильных ног такой:
- Обозначим А длину стропильных балок.
- Обозначим Б длину стропил от стены до конька, или длину части стены в этой области (если стены вашей постройки разной высоты).
- Обозначим Х длину стропил от конька до края противоположной стены.
В этом случае Б = А * tgY, где Y – это угол наклона крыши, а длина ската высчитывается так:
Х = А / sin Y
На самом деле все это не сложно – просто подставьте нужные значения, и вы получите все параметры будущей крыши.
Способ №3. Онлайн-калькуляторы
Вычислили? А теперь переходим к строительству самой крыши:
Надеемся, что вы во всем разобрались легко!
При проектировании стропил кровли частного дома нужно уметь правильно рассчитать угол наклона крыши. Как сориентироваться в различных единицах измерения, по каким формулам вести расчёт и как влияет угол наклона на ветровую и снеговую нагрузку крыши, мы и поговорим в этой статье.
Кровля частного дома, возводимого по индивидуальному проекту, может быть очень простой или удивительно причудливой. Угол уклона каждого ската зависит от архитектурного решения всего дома, наличия чердака или мансарды, используемого кровельного материала, климатической зоны, в которой располагается приусадебный участок. В компромиссе этих параметров нужно найти оптимальное решение, сочетающее прочность крыши с полезным использованием подкрышного пространства и внешним видом дома или комплекса построек.
Единицы измерения угла наклона крыши
Угол наклона — это величина между горизонтальной частью конструкции, плитами или балками перекрытия, и поверхностью кровли или стропилами.
В справочниках, СНиП, технической литературе встречаются различные единицы измерения углов:
- градусы;
- соотношение сторон;
- проценты.
Ещё одна единица измерения углов — радиан — в таких расчётах не применяется.
Что такое градусы, все помнят из школьной программы. Соотношение сторон прямоугольного треугольника, который образован основанием — L, высотой — Н (см. на рисунок выше) и настилом крыши выражается, как Н:L. Если α = 45°, треугольник — равносторонний, и соотношение сторон (катетов) равно 1:1. В случае, когда соотношение не даёт чёткого представления о наклоне, говорят о проценте. Это то же отношение, но рассчитанное в долях с переводом в проценты. Например, при H = 2,25 м и L = 5,60 м:
- 2,25 м / 5,60 м · 100 % = 40%
Цифровое выражение одних единиц через другие наглядно изображено на диаграмме ниже:
Формулы для расчёта угла наклона крыши, длины стропил и площади покрытия кровельным материалом
Чтобы легко рассчитать размеры элементов крыши и стропильной системы , нужно вспомнить, как мы решали задачи с треугольниками в школе, пользуясь основными тригонометрическими функциями.
Как это поможет в расчёте крыши? Разбиваем сложные элементы на простые прямоугольные треугольники и находим решение для каждого случая, пользуясь тригонометрическими функциями и теоремой Пифагора.
Чаще встречаются более сложные конфигурации.
Например, нужно рассчитать длину стропил торцевой части вальмовой крыши, которая представляет собой равнобедренный треугольник. Из вершины треугольника опускаем перпендикуляр на основание и получаем прямоугольный треугольник, гипотенуза которого является средней линией торцевой части крыши. Зная ширину пролёта и высоту конька, из разбитой на элементарные треугольники конструкции можно найти угол наклона вальмы — α, угол наклона кровли — β и получить длину стропил треугольного и трапециевидного ската.
Формулы для расчёта (единицы измерения длин должны быть одинаковыми — м, см или мм — во всех расчётах, чтобы избежать путаницы):
Внимание! Расчёт длин стропил по этим формулам не учитывает величину свеса.
Пример
Крыша — четырёхскатная, вальмовая. Высота конька (СМ) — 2,25 м, ширина пролёта (W/2) — 7,0 м, глубина наклона торцевой части крыши (MN) — 1,5 м.
Получив значения sin(α) и tg(β), определить значение углов можно по таблице Брадиса. Полная и точная таблица с точностью до минуты представляет собой целую брошюру, а для грубых расчётов, которые в данном случае допустимы, можете воспользоваться небольшой таблицей значений.
Таблица 1
| Угол наклона крыши, в градусах | tg(a) | sin(a) |
| 5 | 0,09 | 0,09 |
| 10 | 0,18 | 0,17 |
| 15 | 0,27 | 0,26 |
| 20 | 0,36 | 0,34 |
| 25 | 0,47 | 0,42 |
| 30 | 0,58 | 0,50 |
| 35 | 0,70 | 0,57 |
| 40 | 0,84 | 0,64 |
| 45 | 1,00 | 0,71 |
| 50 | 1,19 | 0,77 |
| 55 | 1,43 | 0,82 |
| 60 | 1,73 | 0,87 |
| 65 | 2,14 | 0,91 |
| 70 | 2,75 | 0,94 |
| 75 | 3,73 | 0,96 |
| 80 | 5,67 | 0,98 |
| 85 | 11,43 | 0,99 |
| 90 | ∞ | 1 |
Для нашего примера:
- sin(α) = 0,832, α = 56,2° (получено интерполяцией соседних значений для углов в 55° и 60°)
- tg(β) = 0,643, β = 32,6°(получено интерполяцией соседних значений для углов в 30° и 35°)
Запомним эти цифры, они пригодятся нам при выборе материала.
Для расчёта количества кровельного материала потребуется определить площадь покрытия. Площадь ската двускатной крыши — прямоугольник. Его площадь — произведение сторон. Для нашего примера — вальмовой крыши — это сводится к определению площадей треугольника и трапеции.
Для нашего примера площадь одного торцового треугольного ската при CN = 2,704 м и W/2 = 7,0 м (расчёт необходимо выполнить с учётом удлинения кровли за пределы стен, принимаем длину свеса — 0,5 м):
- S = ((2,704 + 0,5) · (7,5 + 2 х 0,5)) / 2 = 13,62 м 2
Площадь одного бокового трапециевидного ската при W = 12,0 м, H с = 3,905 м (высота трапеции) и MN = 1,5 м:
- L к = W - 2 · MN = 9 м
Вычисляем площадь с учётом свесов:
- S = (3,905 + 0,5) · ((12,0 + 2 х 0,5) + 9,0) / 2 = 48,56 м 2
Суммарная площадь покрытия четырёх скатов:
- S Σ = (13,62 + 48,46) · 2 = 124,16 м 2
Рекомендации по наклону крыши в зависимости от назначения и материала
Неэксплуатируемая крыша может иметь минимальный угол наклона 2-7°, что обеспечивает невосприимчивость к ветровым нагрузкам. Для нормального схода снега угол лучше увеличить до 10°. Такие кровли распространены при строительстве хозяйственных построек, гаражей.
Если подкрышное пространство предполагается использовать в качестве чердака или мансарды , наклон одно- или двускатной крыши должен быть достаточно большим, иначе человек не сможет выпрямиться, а полезная площадь будет «съедена» стропильной системой. Поэтому целесообразно применить в таком случае ломаную крышу, например, мансардного типа. Минимальная высота потолков в таком помещении должна быть не менее 2,0 м, но желательно для комфортного пребывания — 2,5 м.
Варианты обустройства мансарды: 1-2. Двухскатная крыша классическая. 3. Крыша с переменным углом наклона. 4. Крыша с выносными консолями
Принимая тот или иной материал в качестве кровельного, необходимо учитывать требования по минимальному и максимальному уклону. В противном случае, возможны проблемы, требующие ремонта крыши или всего дома.
Таблица 2
| Тип кровли | Диапазон допустимых углов монтажа, в градусах | Оптимальный наклон кровли, в градусах |
| Кровля из толя с посыпкой | 3-30 | 4-10 |
| Толевая кровля, двухслойная | 4-50 | 6-12 |
| Цинковая кровля с двойными стоячими фальцами (из цинковых лент) | 3-90 | 5-30 |
| Толевая кровля, простая | 8-15 | 10-12 |
| Пологая кровля, крытая кровельной сталью | 12-18 | 15 |
| Шпунтованная черепица с 4-мя желобками | 18-50 | 22-45 |
| Гонтовая кровля | 18-21 | 19-20 |
| Шпунтованная черепица, нормальная | 20-33 | 22 |
| Профнастил | 18-35 | 25 |
| Волнистый асбестоцементный лист | 5-90 | 30 |
| Искусственный шифер | 20-90 | 25-45 |
| Шиферная кровля, двухслойная | 25-90 | 30-50 |
| Шиферная кровля, нормальная | 30-90 | 45 |
| Стеклянная кровля | 30-45 | 33 |
| Черепица, двухслойная | 35-60 | 45 |
| Желобчатая голландская черепица | 40-60 | 45 |
Полученные в нашем примере углы наклона находятся в диапазоне 32-56°, что соответствует шиферной кровле, но не исключает и некоторые другие материалы.
Определение динамических нагрузок в зависимости от угла наклона
Конструкция дома должна выдерживать статические и динамические нагрузки от крыши. Статические нагрузки — это вес стропильной системы и кровельных материалов, а также оборудования подкрышного пространства. Это постоянная величина.
Динамические нагрузки — величины переменные, зависящие от климата и времени года. Чтобы верно рассчитать нагрузки с учётом их возможной сочетаемости (одновременности), рекомендуем изучить СП 20.13330.2011 (разделы 10, 11 и Приложение Ж). В полном объёме этот расчёт с учётом всех возможных при конкретном строительстве факторах в этой статье не может быть изложен.
Ветровая нагрузка вычисляется с учётом районирования, а также особенностей расположения (подветренная, наветренная сторона) и угла наклона крыши, высоты здания. Основу расчёта составляет ветровое давление, средние значения которого зависит от региона строящегося дома. Остальные данные нужны для определения коэффициентов, корректирующих относительно постоянную для климатического района величину. Чем больше угол наклона, тем более серьёзные ветровые нагрузки испытывает крыша.
Таблица 3
Снеговая нагрузка, в отличие от ветровой, связана с углом наклона крыши противоположным образом: чем меньше угол, тем больше снега задерживается на кровле, тем ниже вероятность схождения снежного покрова без применения дополнительных средств , и тем большие нагрузки испытывает конструкция.
Таблица 4
Подходите к вопросу определения нагрузок серьёзно. Расчёт сечений, конструкции, а значит, надёжности и стоимости стропильной системы зависит от полученных значений. Если вы не уверены в своих силах, лучше заказать расчёт нагрузок у специалистов.
При проектировании стропил кровли частного дома нужно уметь правильно рассчитать угол наклона крыши. Как сориентироваться в различных единицах измерения, по каким формулам вести расчёт и как влияет угол наклона на ветровую и снеговую нагрузку крыши, мы и поговорим в этой статье.
Кровля частного дома, возводимого по индивидуальному проекту, может быть очень простой или удивительно причудливой. Угол уклона каждого ската зависит от архитектурного решения всего дома, наличия чердака или мансарды, используемого кровельного материала, климатической зоны, в которой располагается приусадебный участок. В компромиссе этих параметров нужно найти оптимальное решение, сочетающее прочность крыши с полезным использованием подкрышного пространства и внешним видом дома или комплекса построек.
Единицы измерения угла наклона крыши
Угол наклона — это величина между горизонтальной частью конструкции, плитами или балками перекрытия, и поверхностью кровли или стропилами.
В справочниках, СНиП, технической литературе встречаются различные единицы измерения углов:
- градусы;
- соотношение сторон;
- проценты.
Ещё одна единица измерения углов — радиан — в таких расчётах не применяется.
Что такое градусы, все помнят из школьной программы. Соотношение сторон прямоугольного треугольника, который образован основанием — L, высотой — Н (см. на рисунок выше) и настилом крыши выражается, как Н:L. Если α = 45°, треугольник — равносторонний, и соотношение сторон (катетов) равно 1:1. В случае, когда соотношение не даёт чёткого представления о наклоне, говорят о проценте. Это то же отношение, но рассчитанное в долях с переводом в проценты. Например, при H = 2,25 м и L = 5,60 м:
- 2,25 м / 5,60 м · 100 % = 40%
Цифровое выражение одних единиц через другие наглядно изображено на диаграмме ниже:
Формулы для расчёта угла наклона крыши, длины стропил и площади покрытия кровельным материалом
Чтобы легко рассчитать размеры элементов крыши и стропильной системы , нужно вспомнить, как мы решали задачи с треугольниками в школе, пользуясь основными тригонометрическими функциями.
Как это поможет в расчёте крыши? Разбиваем сложные элементы на простые прямоугольные треугольники и находим решение для каждого случая, пользуясь тригонометрическими функциями и теоремой Пифагора.
Чаще встречаются более сложные конфигурации.
Например, нужно рассчитать длину стропил торцевой части вальмовой крыши, которая представляет собой равнобедренный треугольник. Из вершины треугольника опускаем перпендикуляр на основание и получаем прямоугольный треугольник, гипотенуза которого является средней линией торцевой части крыши. Зная ширину пролёта и высоту конька, из разбитой на элементарные треугольники конструкции можно найти угол наклона вальмы — α, угол наклона кровли — β и получить длину стропил треугольного и трапециевидного ската.
Формулы для расчёта (единицы измерения длин должны быть одинаковыми — м, см или мм — во всех расчётах, чтобы избежать путаницы):
Внимание! Расчёт длин стропил по этим формулам не учитывает величину свеса.
Пример
Крыша — четырёхскатная, вальмовая. Высота конька (СМ) — 2,25 м, ширина пролёта (W/2) — 7,0 м, глубина наклона торцевой части крыши (MN) — 1,5 м.
Получив значения sin(α) и tg(β), определить значение углов можно по таблице Брадиса. Полная и точная таблица с точностью до минуты представляет собой целую брошюру, а для грубых расчётов, которые в данном случае допустимы, можете воспользоваться небольшой таблицей значений.
Таблица 1
| Угол наклона крыши, в градусах | tg(a) | sin(a) |
| 5 | 0,09 | 0,09 |
| 10 | 0,18 | 0,17 |
| 15 | 0,27 | 0,26 |
| 20 | 0,36 | 0,34 |
| 25 | 0,47 | 0,42 |
| 30 | 0,58 | 0,50 |
| 35 | 0,70 | 0,57 |
| 40 | 0,84 | 0,64 |
| 45 | 1,00 | 0,71 |
| 50 | 1,19 | 0,77 |
| 55 | 1,43 | 0,82 |
| 60 | 1,73 | 0,87 |
| 65 | 2,14 | 0,91 |
| 70 | 2,75 | 0,94 |
| 75 | 3,73 | 0,96 |
| 80 | 5,67 | 0,98 |
| 85 | 11,43 | 0,99 |
| 90 | ∞ | 1 |
Для нашего примера:
- sin(α) = 0,832, α = 56,2° (получено интерполяцией соседних значений для углов в 55° и 60°)
- tg(β) = 0,643, β = 32,6°(получено интерполяцией соседних значений для углов в 30° и 35°)
Запомним эти цифры, они пригодятся нам при выборе материала.
Для расчёта количества кровельного материала потребуется определить площадь покрытия. Площадь ската двускатной крыши — прямоугольник. Его площадь — произведение сторон. Для нашего примера — вальмовой крыши — это сводится к определению площадей треугольника и трапеции.
Для нашего примера площадь одного торцового треугольного ската при CN = 2,704 м и W/2 = 7,0 м (расчёт необходимо выполнить с учётом удлинения кровли за пределы стен, принимаем длину свеса — 0,5 м):
- S = ((2,704 + 0,5) · (7,5 + 2 х 0,5)) / 2 = 13,62 м 2
Площадь одного бокового трапециевидного ската при W = 12,0 м, H с = 3,905 м (высота трапеции) и MN = 1,5 м:
- L к = W - 2 · MN = 9 м
Вычисляем площадь с учётом свесов:
- S = (3,905 + 0,5) · ((12,0 + 2 х 0,5) + 9,0) / 2 = 48,56 м 2
Суммарная площадь покрытия четырёх скатов:
- S Σ = (13,62 + 48,46) · 2 = 124,16 м 2
Рекомендации по наклону крыши в зависимости от назначения и материала
Неэксплуатируемая крыша может иметь минимальный угол наклона 2-7°, что обеспечивает невосприимчивость к ветровым нагрузкам. Для нормального схода снега угол лучше увеличить до 10°. Такие кровли распространены при строительстве хозяйственных построек, гаражей.
Если подкрышное пространство предполагается использовать в качестве чердака или мансарды , наклон одно- или двускатной крыши должен быть достаточно большим, иначе человек не сможет выпрямиться, а полезная площадь будет «съедена» стропильной системой. Поэтому целесообразно применить в таком случае ломаную крышу, например, мансардного типа. Минимальная высота потолков в таком помещении должна быть не менее 2,0 м, но желательно для комфортного пребывания — 2,5 м.
Варианты обустройства мансарды: 1-2. Двухскатная крыша классическая. 3. Крыша с переменным углом наклона. 4. Крыша с выносными консолями
Принимая тот или иной материал в качестве кровельного, необходимо учитывать требования по минимальному и максимальному уклону. В противном случае, возможны проблемы, требующие ремонта крыши или всего дома.
Таблица 2
| Тип кровли | Диапазон допустимых углов монтажа, в градусах | Оптимальный наклон кровли, в градусах |
| Кровля из толя с посыпкой | 3-30 | 4-10 |
| Толевая кровля, двухслойная | 4-50 | 6-12 |
| Цинковая кровля с двойными стоячими фальцами (из цинковых лент) | 3-90 | 5-30 |
| Толевая кровля, простая | 8-15 | 10-12 |
| Пологая кровля, крытая кровельной сталью | 12-18 | 15 |
| Шпунтованная черепица с 4-мя желобками | 18-50 | 22-45 |
| Гонтовая кровля | 18-21 | 19-20 |
| Шпунтованная черепица, нормальная | 20-33 | 22 |
| Профнастил | 18-35 | 25 |
| Волнистый асбестоцементный лист | 5-90 | 30 |
| Искусственный шифер | 20-90 | 25-45 |
| Шиферная кровля, двухслойная | 25-90 | 30-50 |
| Шиферная кровля, нормальная | 30-90 | 45 |
| Стеклянная кровля | 30-45 | 33 |
| Черепица, двухслойная | 35-60 | 45 |
| Желобчатая голландская черепица | 40-60 | 45 |
Полученные в нашем примере углы наклона находятся в диапазоне 32-56°, что соответствует шиферной кровле, но не исключает и некоторые другие материалы.
Определение динамических нагрузок в зависимости от угла наклона
Конструкция дома должна выдерживать статические и динамические нагрузки от крыши. Статические нагрузки — это вес стропильной системы и кровельных материалов, а также оборудования подкрышного пространства. Это постоянная величина.
Динамические нагрузки — величины переменные, зависящие от климата и времени года. Чтобы верно рассчитать нагрузки с учётом их возможной сочетаемости (одновременности), рекомендуем изучить СП 20.13330.2011 (разделы 10, 11 и Приложение Ж). В полном объёме этот расчёт с учётом всех возможных при конкретном строительстве факторах в этой статье не может быть изложен.
Ветровая нагрузка вычисляется с учётом районирования, а также особенностей расположения (подветренная, наветренная сторона) и угла наклона крыши, высоты здания. Основу расчёта составляет ветровое давление, средние значения которого зависит от региона строящегося дома. Остальные данные нужны для определения коэффициентов, корректирующих относительно постоянную для климатического района величину. Чем больше угол наклона, тем более серьёзные ветровые нагрузки испытывает крыша.
Таблица 3
Снеговая нагрузка, в отличие от ветровой, связана с углом наклона крыши противоположным образом: чем меньше угол, тем больше снега задерживается на кровле, тем ниже вероятность схождения снежного покрова без применения дополнительных средств , и тем большие нагрузки испытывает конструкция.
Таблица 4
Подходите к вопросу определения нагрузок серьёзно. Расчёт сечений, конструкции, а значит, надёжности и стоимости стропильной системы зависит от полученных значений. Если вы не уверены в своих силах, лучше заказать расчёт нагрузок у специалистов.
Существуют нормативы на уклоны при проектировании различных коммуникаций и сооружений, которыми руководствуются в своей работе архитекторы и строители. Пользоваться можно любыми размерностями, в том числе и градусами. На практике принято крутые склоны обозначать в градусах, а пологие - в процентах и промилле.
Способы вычисления склона в процентах
Единицей измерения крена, в зависимости от его величины, бывают градус, процент, промилле - тысячная доля целого числа: 1‰ = 1/10% = 1/1000 от 1. Физический смысл уклона - отношение перепада высот к длине участка, на котором это наблюдается. По сути - тангенс угла: превышение 12 метров на отрезке дороги в сто метров выражается величиной 0,12 (тангенс) = 12% = 120 ‰. То есть чтобы сделать расчёт уклона в промилле, надо умножить процентный показатель на десять.
При выполнении планировочных работ на земельном участке приходится прибегать к измерениям крутизны косогоров. Сделать это можно несколькими методами:
Кровельщики часто сталкиваются с необходимостью определить фактический скат крыши, и знают, как рассчитать уклон с помощью специального инструмента, называемого уклономер. Конструкция приспособления несложная: на рейке закреплена рамка с закреплённым внутри транспортиром и маятником, имеющим груз и указатель. Основу прибора ставят на нижнюю поверхность измеряемого участка кровли, и стрелка обозначит угол.
Определение угла наклона через тангенс
Из тригонометрии известно, что тангенс - дробь, в основании которой прилежащий к углу катет, а поверх - противолежащий (перепад высот). Чтобы определить уклон кровли в процентах и градусах через тангенс, понадобится выполнить замеры:
- высоты от потолочного перекрытия до конька кровли;
- расстояния от края ската до проекции верхней линии смыкания двух плоскостей.
Сделав несложные расчёты, получают некоторое значение и по таблице Брадиса или с помощью инженерного калькулятора находят соответствующее число градусов для искомого угла. Как посчитать уклон в процентах - определено выше : высоту конька делят на половину ширины чердачного перекрытия, если скаты равной величины. Или на проекцию каждой из поверхностей кровли, когда размеры сторон различаются. Можно заметить, что это и есть тангенс уже определённого в градусах угла. Чтобы перейти к процентному выражению уклона, надо выполнить действие: значение tg *100, и результат получится в процентах.
Соотношение величин с уклоном крыши
Для каждого кровельного материала установлены допуски по наименьшему уклону. Другие факторы , влияющие на выбор угла скатов крыши:
Строительные нормы и правила - СНиП II -26−76 регламентируют пологость скатов в процентах. Соотношение процентов и градусов для некоторых углов приведено в таблице.
| Градус º | Тангенс | Процент, % | Промилле, ‰ | Градус º | Тангенс | Процент, % | Промилле, ‰ |
| 1 | 0,0175 | 1,75 | 17,5 | 22 | 0,4040 | 40,40 | - |
| 5 | 0,0875 | 8,75 | 87,5 | 24 | 0,4452 | 44,52 | - |
| 10 | 0,1740 | 17,40 | 174 | 26 | 0,4878 | 48,78 | - |
| 12 | 0,2125 | 21,25 | - | 28 | 0,5318 | 53,18 | - |
| 14 | 0,2494 | 24,94 | - | 30 | 0,5773 | 57,73 | - |
| 16 | 0,2868 | 28,68 | - | 35 | 0,7001 | 70,01 | - |
| 18 | 0,3250 | 32,50 | - | 40 | 0,8390 | 83,90 | - |
| 20 | 0,3828 | 38,28 | - | 45 | 1,0000 | 100,0 | - |
Математические способы расчёта уклона применяются, когда особая точность не нужна, и измерения делают приблизительные. При необходимости вычислить точные показатели, пользуются современными измерительными приборами.
Пример вычисления: расстояние от края ската кровли до проекции линии сопряжения сторон - длина заложения, 5,2 м. Высота от чердачного перекрытия до верхней отметки кровли 2 метра. Уклон (тангенс угла) определяется действием: 2/5,2 = 0,3846. Ближайшее значение из таблицы - 20 градусов, что соответствует примерно 38%.
Другой вариант - с помощью угломера определили угол наклона кровли, его значение 5º. По соответствующей строке уклон поверхности составит 8,75 процента или 87,5 промилле.