Уклон кровли является одним из важнейших параметров при проектировании крыши наряду с выбором и расчетом стропильной системы, расчетом утеплителя и кровельного покрытия.
От наклона крыши зависит ее эффективная работа, а рассчитывается параметр в зависимости от региона размещения строения, назначения чердачного пространства и типа кровельного материала.
Прежде чем начать составлять план будущей конструкции, нужно обязательно узнать о параметрах скатов все необходимое, чтобы провести грамотный монтаж и увеличить срок службы кровли.
Что нужно знать об уклоне скатов?
Уклон крыши – это величина наклона скатов относительно уровня горизонта. Этот показатель измеряется в градусах на практике, но в нормативных документах может указываться в процентах, как, например, в СНиПе II-26-76 «Кровли».
Уклон кровли в процентах сильно отличается от значений в градусах, например, 1 градус = 1,7 %, а 31 градус будет составлять уже 60 %, поэтому такие соотношения важно знать, чтобы не ошибиться при расчетах.
Для проектируемых крыш актуально вычисление величины наклона, но при оформлении готовой стропильной системы можно использовать специальный прибор – угломер, который поможет определить угол.
В случае готовой конструкции из стропил знание угла нужно для расчета материала покрытия.
Величина уклона скатов зависит от следующих параметров:
- возможность защиты здания от внешних негативных воздействий с помощью возводимой конструкции;
- дизайнерские решения и архитектурные особенности региона;
- используемый материал: каждый материал требует определенных допустимых показателей, при которых его можно устанавливать;
- ветровые нагрузки: чем выше угол, тем больше крыша будет играть роль паруса – крутые скаты будут ловить больше ветра;
- снеговые и дождевые нагрузки: крыши с большим углом наклона способны быстрее избавляться от выпавших осадков;
- функция будущего чердачного помещения: если планируется мансарда, для рационального использования пространства у двускатных крыш делаются не слишком крутые уклоны;
- финансовые возможности: у строений, угол уклона кровли которых составляет 45 градусов и более, вырастают затраты на стройматериалы.
Разуклонка скатов подразумевает собой работы по созданию наклона у плоских крыш, устройства на них коньков, ендов и обустройства дымоходов и фронтонов.
За счет таких действий односкатная крыша избавляется от проблем с осадками и мусора на поверхности.
Минимальным значением наклона для плоских скатов считается полтора процента. При таком показателе подойдут далеко не все виды кровельных материалов.
При этом скаты обязательно оборудуются системой водоотведения для эффективного удаления осадков.
Разуклонку лучше проверять до монтажа скатов на земле, выстроив нужный угол наклона у небольшого элемента ската.
Его поливают водой, и если жидкость эффективно пройдет к водосливу, то выбранный наклон можно считать достаточным.
Взаимосвязанность кровельного материала и угла уклона скатов
При разработке дизайна будущей крыши нужно четко представлять, как кровля будет выглядеть. Соответственно, уже на этом этапе нужно решить, какой кровельный материал будет использоваться.
Стоит отметить и связь уклона крыши с количеством изоляционных материалов. Например, чем меньше угол скатов, тем больше потребуется уложить слоев гидроизоляции, так как вода с пологой кровли будет уходить медленнее.
На крышах с крутым углом будет создаваться повышенная ветровая нагрузка, поэтому это тоже нужно учитывать при расчете стропильной системы и выборе кровельного материала.
По своим физическим, техническим и монтажным свойствам материалы для укладки конструкции можно разделить на следующие подгруппы:
- минимальный уклон кровли 1,5 – 10 градусов (до 10 %) – четырехслойные кровли из рулонных целлюлозно-битумных материалов;
- уклон от 6 градусов – применяется фальцевый профнастил;
- 11 градусов и более – применяется ондулин;
- уклон от 20 градусов – используется асбестоцементный шифер;
- 22 градуса и более – керамическая, цементно-песчаная и битумная черепица;
- от 12 градусов – применяются листы металлочерепицы;
- от 22 градусов – используется композитная и цементноволокнистая плитка.
Для скатов из битумных рулонных материалов необходимо выполнить определенные действия против сползания по основанию.
Укладывание шифера и керамической черепицы возможно при меньшем наклоне, но с обеспечением должной гидроизоляции.
- в районе ендовы величина наклона должна составлять не менее 1 %;
- у скатов, угол наклона которых не превышает 10 %, покрытие обязательно обрабатывается слоем гравия и мастикой. Ендовы и дымоходы обшиваются и обрабатываются теми же материалами;
- при выборе шифера или профнастила в качестве кровельного материала обязательно выполняется герметизация и защита стыков;
- угол наклона вычисляется для каждой крыши индивидуально, вне зависимости от близости построек;
- от показателя угла зависит конструкция системы водостоков крыши и канализации по периметру дома.
Расчет угла наклона кровли
Чтобы верно определить угол будущих скатов, нужно грамотно подойти к учету нагрузок на стропильную систему. К этим нагрузкам относятся вес возводимой конструкции и возможные нагрузки от ветра и осадков.
Расчет уклона кровли можно сделать как самостоятельно, так и с помощью калькулятора.
Для самостоятельного расчета в первую очередь необходимо знать высоту конькового прогона от карнизной части крыши и длину заложения.
Заложение – это расстояние нижней горизонтальной части ската от угла до проекции верхней точки кровли к карнизной части.
Наклон рассчитывается в градусах или процентах и обозначается латинской буквой «i». Расчет угла ската в виде формулы выглядит так:
i= H/L, где Н – это высота кровли, а L – длина заложения.
Этот расчет покажет, каким кровельным материалом можно воспользоваться при имеющемся значении уклона.
Расчет снеговых нагрузок определяется по карте и зависит от региона размещения. Основная задача такого расчета - учесть проектируемый наклон кровли.
Для учета показателя требуются поправочные коэффициенты:
- угол менее 25 градусов - коэффициент 1;
- от 25 до 60 градусов - 0,7;
- скаты более 60 градусов не предполагают расчет таких нагрузок.
Для определения снеговой нагрузки значение региона по карте умножается на коэффициент.
Например, при угле наклона кровли 45 градусов в Москве расчет будет выглядеть следующим образом: по карте это третья зона со средней нагрузкой 180 кг/м². Это значение умножается на 0,7, получается 126 кг/м².
Ветровая нагрузка более непредсказуемая, и для ее вычисления понадобится карта ветровых нагрузок.
К примеру, рассчитывая нагрузку для одноэтажного дома в частном секторе Московского региона, нужно умножить среднюю нагрузку по карте на корректирующий коэффициент для домов ниже 5 метров.
Это выглядит так: 32 кг/м² * 0,5 = 16 кг/м². К этому значению добавляется коэффициент аэродинамической составляющей ветра.
Общие нагрузки на стропильную систему не должны превышать 300 кг/м², в результате чего при необходимости уклон изменяют либо выбирают другой кровельный материал.
Можно сделать вывод, что расчет уклона крыши со всеми нагрузками – непростая задача, которая зачастую под силу только опытным мастерам.
Такой расчет повлияет на надежность крыши и безопасность нахождения под ней, поэтому к этому процессу нужно подойти с ответственностью и умом.
Надежность любого здания, а также комфортность проживания в нем, зависят, главным образом, от того, насколько качественно устроена его крыша.
А одним из критериев качества кровли является ее наклон.
Поскольку от его величины зависит и количество кровельного материала, то выбор угла наклона и его предварительные расчеты производят до начала закупки выбранного кровельного материала.
Что на него влияет
В зависимости от величины уклона скатов крыши зависит особенность ее эксплуатации.
Принято выделять 4 типа крыш:
- высокие, с углом в 45-60 градусов;
- скатные, с наклоном от 30 до 45 градусов;
- пологие, угол уклона у которых 10-30 градусов;
- плоские. Уклон в 10 градусов и меньше.
На выбор величины этого параметра оказывают влияние, в первую очередь, природные факторы, которые характерны для данной местности.
Сильный ветер самое большое давление оказывает на кровли высокие.
Потому что такие кровли из-за большого угла наклона имеют очень большую площадь.
У большой площади поверхности очень высока парусность.
Соответственно, очень велика нагрузка на всю конструкцию стропильной системы.
И если вы решили устраивать именно высокую кровлю с очень большим уклоном, то следует позаботиться и об очень прочном основании.
Однако в районах, где преобладают сильные ветра, небезопасно устраивать и крыши плоские.
При таком типе кровли на нижнюю часть ската будет оказываться повышенное давление при сильном ветре.
И если крепление кровли будет ослабленным, может произойти срыв всей конструкции.
Поэтому в районах, где сильные ветра бывают часто, рекомендуется устраивать скатные кровли с величиной наклона 25 — 30 градусов.
Если же сила ветра невелика, то величина уклона крыши может равняться 30-45 градусов.
Если в той местности, где строится дом, в холодное время года снегопад обильный, то следует строить кровлю с большим углом уклона.
В этом случае высокая крыша вне конкуренции.
На кровлях с большим уклоном снег не задерживается.
Именно по этой причине во всех северных странах кровли на зданиях очень высокие (Швеция, Финляндия, Норвегия и пр.).
Чем меньше угол уклона кровли, тем дольше выпавший снег будет находиться на скатах.
Тем больший вес будет воздействовать на всю конструкцию.
Если конструкция стропильной системы сделана с большим запасом прочности, то некоторый слой снега на крыше - это неплохо.
Он обеспечивает небольшую дополнительную теплоизоляцию.
Однако, если конструкция стропильной системы сооружения на большую нагрузку не рассчитана, то могут быть большие проблемы.
Выбираем уклон в зависимости от используемого кровельного материала
Прошли те времена, когда для покрытия использовали всего два вида кровельных материалов: черепицу и шифер.
Сегодня кровельных материалов огромное количество!
Каждый материал имеет свои индивидуальные технические характеристики и это при расчете необходимого значения угла наклона обязательно следует учитывать.
Ведь может произойти так, что понравившийся вам материал по своим параметрам просто не подойдет.
Минимальный угол наклона
Существует понятие минимального значения этого параметра.
Для каждого из материалов этот параметр свой.
И если угол наклона, полученный в результате ваших расчетов, окажется меньше, чем минимальная величина для выбранного вами кровельного материала, то использовать его для устройства кровли нельзя.
В дальнейшем может возникнуть очень много проблем, если нарушить это правило:
- для любых штучных наборных кровельных материалов, таких как черепица или шифер, минимальная величина уклона составляет 22 градуса. Именно при таком значении на стыках не скапливается влага и внутрь крыши влага не просачивается;
- угол наклона для рулонных материалов (рубероид, бикрост и пр.) зависит от того, какое вы планируете укладывать количество слоев. Если три слоя, то уклон может составлять 2-5 градусов. Если же два слоя, то его требуется увеличить до 15 градусов;
- производители профнастила рекомендуют при устройстве кровли из этого материала устраивать угол уклона 12 градусов. Профнастил можно использовать и при меньших значениях, но в таком случае необходимо выполнить проклейку стыков листов герметиком;
- для металлической черепицы значение этого параметра равняется 14;
- для ондулина - это величина в 6 градусов;
- минимальный уклон для мягкой черепицы равняется 11 градусам. Но при этом обязательное условие - сплошная обрешетка;
- для мембранных кровельных покрытий не существует жестких требований по минимальному значению этого параметра.
Это о минимальных величинах.
Дам совет - придерживайтесь этих правил.
Чтобы посреди зимы не пришлось всю кровлю перестилать.
Теперь об оптимальных значениях
Если в регионе дожди и снега случаются часто, то оптимальной будет крыша, угол наклона скатов у которой будет составлять 45 — 60 градусов.Ведь с кровли необходимо как можно скорее снимать нагрузку от воды и снега.
Потому что прочность стропильной системы не беспредельна.
А благодаря большому уклону кровли дождь и снег будут сходить максимально быстро.
Если в регионе, где построен дом, постоянно сильные ветра, то с крышей поступают иначе.
При меньшем наклоне снижается ее парусность.
И не возникает запредельных нагрузок на кровельный материал и стропила.
Также не произойдет срывания крыши при резких порывах ветра.
При этом оптимальный угол уклона кровли равняется 9 — 20 градусов.
Очень часто в регионе есть и снега, и ветер.
Например, Оренбургская область.
В таком случае выбирают среднее значение угла наклона.
Как правило, его величина находится в диапазоне 20 — 45 градусов.
Если вы обратите внимание, большинство скатных крыш имеют именно такое его значение.
Рассчитываем его величину
Для односкатной
Проводим вдоль стены перпендикуляр L сд, берущий свое начало в точке, где оканчивается короткая стена и опирающийся на стену, имеющую максимальную дину.
В итоге образуется прямоугольный треугольник.
Если длина стены L сд равняется 10 метрам, то, чтобы получить угол наклона 45 градусов, длина стены L bc должна ровняться 14.08 метра.
Для двускатной
Принцип расчета для двускатной крыши похож на предыдущий принцип.
Рассмотрим пример
Катет С - это половина ширины здания.
Катет а - это высота от перекрытия до конька.
Гипотенуза является длиной ската.
Если нам известны любые два параметра, то величину угла наклона можно легко рассчитать с использованием калькулятора.
Если ширина равна 8, а высота - 10 метров, то следует пользоваться формулой:
cos A = c+b
Ширина с = 8/2 = 4 метра.
В итоге формула выглядит так:
cos A = 4/10 = 0.4
По таблицам Брадиса находим значение угла, которому соответствует данная величина косинуса.
Он равняется 66 градусов.
Для четырехскатной
И снова не обойтись без рулетки и таблиц Брадиса.
Зная несколько параметров, можно без проблем вычислить другие.
В том числе и угол наклона четырехскатной крыши.
Следует помнить о том, что все размеры необходимо снимать максимально точно.
А измерить уклон уже построенной крыши поможет специальный инструмент — уклономер.
Ведь если вы ошибетесь, то углы наклона, длины и площади могут быть не верны.
А значит, вы ошибетесь в количестве требуемого материала или прочность кровли окажется ниже запланированной.
Посмотрите видео об уклоне скатов.
Сергей Новожилов - эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.
В гражданском малоэтажном строительстве наиболее распространённым, рациональным и экономически целесообразным видом крыши опытные строители называют скатные конструкции. Они могут состоять из одного, двух, трех или даже четырех скатов, плоскостей, смыкающихся в одной точке, называемой коньком. От плоских кровель скатные отличает угол наклона, который согласно строительным нормам должен превышать 2,5 градуса. Выбор уклона – важный этап создания проекта, от которого зависит прочность, несущая способность и долговечность конструкции. В этой статье мы расскажем, как правильно выбрать угол наклона, чтобы облегчить сход снега в зимний период.
Угол наклона крыши – параметр инженерного расчета кровельных конструкций, отражающий отношение высоты конька к ширине основания ската. Скатные кровли могут иметь уклон 2,5-80 градусов, однако, оптимальный диапазон значений угла наклона составляет 20-450. От этого параметра зависит площадь скатов, ветроустойчивость и снеговая нагрузка. В специальной литературе встречаются следующие термины:
- Минимальный уклон. Минимальный угол наклона в целом для составляет 2,5 градуса, но в зависимости от используемого гидроизоляционного материала этот параметр может увеличиваться. Меньше всего минимальный угол у рулонных битумных и мембранных покрытий, он составляет 2-4 градуса. Минимально допустимое значение для металлочерепицы и профнастила составляет 11-12 0 , для керамической черепицы – 22 0 .
- Оптимальный. Оптимальным называют наиболее подходящий уклон крыши в данных климатических условиях при использовании определенного гидроизоляционного материала. Оптимальный угол наклона обеспечивает самостоятельный сход снега, облегчая обслуживание кровли.
Важно! Уклон крыши может выражаться в градусах, в процентах или в виде соотношения сторон. Чтобы вычислить этот параметр кровельной конструкции, необходимо разделить половину ширины фасада на высоту, а затем умножить на 100 процентов.
Критерии выбора
Выбор уклонности основывается на инженерном расчете, учитывающем климатические условия зоны, где ведется строительство, характеристики кровельного покрытия и несущую способность стропильного каркаса. Чтобы конструкция получилась надежной, необходимо принимать во внимание следующие критерии:
- Ветровая нагрузка. Чем круче кровля, тем сильнее ее парусная способность. Поэтому в регионах с сильным, порывистым ветром предпочтительнее более пологие кровельные конструкции. Хотя с другой стороны, с низкоуклонных скатов ветром может срывать гидроизоляционный материал.
- Снеговая нагрузка. Чем больше снеговая нагрузка, тем более крытыми делают скаты. Угол наклона кровли 40-45 градусов обеспечивает самостоятельный сход снега с поверхности кровельного материала.
- Характеристики финишного покрытия. У каждого покрытия для возведения кровли существует оптимальный уклон, который необходимо учитывать при проектировании конструкции.
- Несущая способность каркаса. Чем меньше сечение элементов каркаса и больше расстояние между ними, тем выше круче должен быть скат, чтобы выдержать снеговую нагрузку.
Оптимальный показатель для облегчения схода снега
Лимитирующим фактором при выборе угла наклона кровельных скатов в средней полосе России является высокая снеговая нагрузка, характерная для этой местности. Большое количество снега, выпадающее в зимний период, повышают давление на стропильную систему, приводя к деформациям каркаса и кровельного материала конструкции. Опытные мастера считают, что существует устойчивая корреляция между уклоном и сопротивлением снеговой нагрузке:
- Если он меньше 30 градусов, то происходи накапливание снега на поверхности скатов. Снежные наносы и наледь имеет значительную массу, из-за которой повышается нагрузка на стропильный каркас, достигая критических показаний. Однако, часть снега сдувается с поверхности ветром. Если угол наклона кровли находится в этом диапазоне, то снегозадержатели на нее не устанавливают, особенно если кровельный материал имеет шероховатую поверхность.
- При значении, равном 0 градусов (т.е. для плоских крыш), снеговая нагрузка на поверхность достигает максимальных значений. Снег на таких конструкциях скапливается в большие сугробы, которые приводят к обрушению каркаса, если крышу периодически не чистить.
- Если он кровли составляет 45 градусов и выше, то в расчетах нагрузки на стропильный каркас весом снега можно пренебречь, так как снег со скатов соскальзывает самостоятельно, не задерживаясь на скате. Чтобы обезопасить эксплуатацию кровли, имеющей большой угол наклона, на нее устанавливают снегорезы, разрезающие пласт снега при сходе на более тонкие пластины, имеющие меньшую скорость и энергию падения.
Учтите! Согласно строительной климатологии территория России разделяется на 8 климатических зон, каждой из которых соответствует своя среднегодовая снеговая нагрузка. Это справочное значение используют для расчета уклона крыши, толщины сечения элементов стропильного каркаса и выбора кровельного покрытия.
Влияние на конструкцию
Важно, что изменение уклона для облегчения схода снега сильно влияет на конструкцию кровли в целом. Увеличение крутизны влечет за собой следующие последствия:
- Увеличение веса кровельного пирога. Вес 1 квадратного метра кровельного пирога с уклоном 50 градусов в 2-2,5 раза выше, чем кровли с уклоном 2 градусов.
- Увеличение площади скатов. Чем круче кровля, тем больше площадь ее скатов, тем больше расход, а, следовательно, и стоимость кровельного материала.
- Облегчение стропильного каркаса. В отсутствии снеговой нагрузки, можно облегчить каркас крыши, чтобы сэкономить на древесине.
- Невозможность использования рулонных материалов. Если уклон кровли превышает 40 градусов, не рекомендуется использовать битумные и мембранные рулонные материалы, так как они под воздействием высокой температуры могут просто «сползать» вниз.
Опытные мастера отмечают, что правильный выбор помогает увеличить срок службы кровельных конструкций, облегчить эксплуатацию и обслуживание крыши в условиях снежных российских зим. Ошибки в проекте, связанные с неправильным выбором оптимального угла приводят к деформациям стропил, обвалу обрешетки, заливанию атмосферной влаги в межшовное пространство во время косого дождя или при оттепелях.
Видео-инструкция
Содержание статьи
На минимальный уклон кровли влияет несколько факторов, не последним из которых является климат определенного региона. Крыша, кроме того, что защищает внутренне пространство дома от воздействия внешней среды, испытывает от них же и нагрузки. Снеговой покров, летние дожди, ветер – все эти факторы оказывают свое влияние на выбор как формы крыши, так на её уклон.
Что влияет на уклон ската кровли?
- В районах, где преобладают сильные ветровые нагрузки, принято делать незначительный уклон кровли. В таких местностях высокая крыша создает дополнительную парусность, что может привести к её срыву. Для того чтобы минимизировать эти риски нужно делать усиленную стропильную систему, что приводит к значительному удорожанию всего строительства.
- В районах с большими снеговыми нагрузками, крыши возводят с уклоном до 45 градусов или больше. На такой крыше снег не будет задерживаться, поэтому и стропильную систему не нужно делать усиленной. Для кровель с таким уклоном нагрузку от снегового покрова уже не принимают во внимание.
Кровля малоуклонная выполняется в регионах с малым количеством осадков и обилием солнечных дней. В этом случае крыши больше строятся плоские. Для крыш с минимальным уклоном рекомендуется применять мембранные кровельные материалы, которые надежно защищают кровлю от протечек.
Обилие солнца дает сильный нагрев кровельного материала, который, как правило, для плоских крыш выбирается из рулонных или штучных материалов на битумной основе. Часто, чтобы защитить крышу от перегрева на их поверхностях устраивают посыпки из гальки, делают дерновые или зеленые покрытия.
Но даже и в этом случае минимальный уклон плоской кровли должен поддерживаться водотоводной системой, чтобы даже мизерное количество осадков не задерживалось на поверхности кровельного покрытия.
Водоотводная система на плоских кровлях может быть как наружной, так и внутренней. Внутренний водосток устраивают в районах с суровыми зимами. В этом случае водосточная система не будет подвергаться разрушительному действию низких отрицательных температур. В любом случае уклон кровли делается в сторону водоприемных воронок с таким расчетом, чтобы вода самотеком могла стекать в них.
Угол ската и кровельный материал
На угол уклона скатов крыши оказывает влияние также и выбор кровельного материала. Материалы с гладкой поверхностью будут способствовать более быстрому отводу воды с крыши. И наоборот, материалы с шероховатой поверхностью будут препятствовать быстрому оттоку воды.
Угол уклона кровли, в свою очередь, диктует условия для подбора стропильной системы и всех составляющих крыши – стропил, шаг обрешетки, кровельного материала. Естественно, что чем круче скат крыши, тем лучше и быстрее происходит отток воды. Кроме этого высокая крыша и смотрится лучше и выбор кровельного покрытия для неё больше.
Что касается кровельных материалов, то для каждого из них существует свой рекомендуемый уклон крыши.
минимальный уклон кровли и покрытие
Минимальный уклон кровли из профнастила делают равным 12 градусам, для крыши, покрытой металлочерепицей, уклон увеличивается до 15 градусов. Но при таком маленьком угле ската крыши все стыки между отдельными листами или другими элементами должны быть обработаны водо- и морозостойким герметиком. Кроме этого, если угол уклона кровли составляет 15 и больше градусов профлист укладывается с нахлестом равным 200мм, при меньшем угле уклона нахлест увеличивается на величину двух волн. Шаг обрешетки под профлист также зависит от угла уклона крыши. Чем больше уклон, тем шире становится шаг обрешетки. При минимальном угле уклона обрешетка может быть сплошной.
Рулонные или штучные кровельные материалы на основе битумов, а также мембранные покрытия, ондулин, могут укладываться на крышу с минимальным уклоном всего в два градуса и выше. При выборе рулонных материалов на угол наклона влияет количество слоев мягкой кровли. Чем больше слоев, тем угол уклона кровли уменьшается, так как повышается её гидроизолирующая способность. Если мягкая кровля производится из 1 или двух слоев рулонного материала, то угол ската крыши может доходить до 15 градусов.
Мягкая черепица (ондулин) может укладываться на крышу с углом уклона в 11 градусов, но обрешетка в этом случае должна быть сплошной.
Минимальный уклон скатной кровли , покрытой асбестоцементными листами или керамической черепицей угол уклона ската крыши должен быть не менее 22 градусов. Не стоит так же забывать, что чем меньше угол уклона скатной крыши, покрываемой шифером или натуральной черепицей, тем большие нагрузки создаются на стропильную систему по всей плоскости ската. Поэтому стропильная система должна рассчитываться с учетом уклона крыши.
Как и чем измеряют угол уклона кровли?
Угол ската любой крыши можно вычислить с помощью геометрических функций или прибора, называемого уклономер. Угол уклона кровли может измеряться в градусах, процентах или их соотношений
Математический подход к вычислению в том чтобы вначале узнать длину катетов или гипотенузы. Гипотенузой будет являться прямая, представленная скатом кровли. Противолежащим катетом будет расстояние от перекрытия до конька, длина прилежащего катета – это расстояние от середины перекрытия до карнизного свеса одного из скатов крыши.
Зная два из трех значений с помощью тригонометрических функций можно легко вычислить минимальный уклон мягкой кровли. Полученное значение синуса, косинуса или тангенса, в зависимости от того размеры каких составляющих прямоугольный треугольник использовались, по инженерному калькулятору находят процентное значение угла уклона крыши.
Другой способ определения угла ската кровли, заключается в определении соотнощения между высотой от перекрытия до конька и половиной ширины перекрытия. Высота делится на ½ ширину здания и умножается на 100. Дальнейшее определение происходит по специальной таблице.
Крыши, выполненные с минимальным уклоном должны оборудоваться правильной водосточной системой. Уклон кровли делается в сторону водоприемных воронок, если предусмотрена внутренняя система водосбора, и в сторону водосточных желобов, если устроен наружный водосбор.
Каждый потенциальный домовладелец должен знать, как рассчитать угол наклона крыши загородного дома или дачи, ведь от угла наклона зависит не только стоимость кровельного материала и строительных работ, но и сама безопасность проживания. Правильная геометрия кровли позволяет сэкономить на стройматериалах и создать конструкцию, препятствующую накоплению на крыше снеговых шапок и ледяных глыб, обрушение которых может повредить и строению, и домочадцам. Поэтому в данной статье мы приведем методики расчета оптимального угла наклона ската.
В жилых домах можно использовать четыре основные разновидности крыш. Односкатный вариант подойдет пристройке или флигелю, но совершенно не смотрится на основном строении. Единственный настоящий плюс данного типа – это минимальный расход кровельного материала, но с безопасностью тут могут быть проблемы. На плоском скате задерживается практически весь выпавший снег, поэтому такие крыши чистят вручную, выбираясь на скат.
Для двускатной крыши не требуется построение сложного каркаса
Щипцовый вариант, построенный на основе двух скатов, позволяет создать безопасную кровлю, с которой будут сходить снеговые шапки любой толщины. Кроме того, двускатная крыша выглядит очень презентабельно и не требует строительства сложного каркаса. Вальмовый вариант и его производные – это четырехскатная конструкция со сложным каркасом и относительно небольшим расходом кровельного материала. Построить такую конструкцию способны далеко не все специалисты – обилие стыков (особенно в мансардном или полувальмовом варианте исполнения) требует больше умения и времени на сборку кровли. Ведь в случае ошибки она будет течь, затапливая жилой дом.
Многощипцовый вариант – это многоскатная конструкция сложной формы. Такой вариант построят лишь опытные кровельщики. На многощипцовую крышу уходит больше стройматериала и времени, что делает этот вариант самым дорогим из возможных. Причем усложненная форма (у такой кровли бывает пять и более скатов) может как украсить, так и перегрузить экстерьер жилища, создавая ощущения избыточной сложности, вызывающей чувство раздражения у людей с тонким архитектурным вкусом.
И если выбирать по соотношению простоты конструкции и проводимых расчетов, объема используемого стройматериала и презентабельности экстерьера, то лучшим вариантом будет щипцовая кровля с двумя скатами. Именно такую конструкцию мы и будем рассматривать, пытаясь понять, как рассчитать угол наклона крыши для загородного дома или дачи.
Перед вычислением оптимальной геометрии крыши для понимания процесса и применяемой терминологии вы должны ознакомиться с ее конструкцией. Это не отнимет много времени, поскольку выбранный нами вариант состоит из 7 оригинальных элементов:
- 1. Мауэрлата – бревна в основании каркаса, которое укладывают на несущую стену.
- 2. Конька – верхней грани кровли. В нашем случае это не совсем деталь, а место сопряжения скатов кровли.
- 3. Лежня – балки под коньком крыши, укладываемой на одном уровне с мауэрлатом.
- 4. Стойки – вертикальной балки, соединяющей лежень и коньковый прогон (балку под верхней гранью).
- 5. Стропила – балки, опирающейся на мауэрлат и коньковый прогон крыши.
- 6. Обрешетки – чередования продольных реек, укладываемых поверх стропил и образующих основу каркаса для ската крыши.
- 7. Подкоса – балки, укладываемой под прямым углом к стропилу и протянутой до точки сопряжения стойки и лежня.
В основании каркаса лежат бревна, которые размещаются на несущих стенах (мауэрлата)
Общее число элементов зависит от их функционального назначения. Например, лежень у крыши всегда один, а мауэрлата – как минимум два. Число стропил всегда парное и равно количеству подкосов. Ну, а число стоек определяют, разделив сумму стропил на два. Ведь на каждую пару стропильных ног приходится только одна стойка. А теперь о самом главном – вычисляемые нами углы кровли образуются плоскостью основания (горизонталью) и линией стропила, уложенного под углом к мауэрлату.
Технически наклон крыши может изменяться в пределах от 0 до 90 градусов. В первом случае у нас получится плоская кровля, а во втором – односкатная (второй уклон должен быть меньше 90°).
Снеговая нагрузка - важный фактор для определения угла наклона крыши
Геометрия крыши с двумя скатами и углами отличается от предельных значений, но не может быть любой, возможное значение уклона стропил определяют под влиянием следующих факторов:
- Ветровой и снеговой нагрузки. Правильный уклон должен помочь сэкономить на строительстве каркаса. Ведь чем выше такая нагрузка, тем больше понадобится стропил, стоек и подкосов.
- Типа кровельного покрытия. Каждая разновидность конструкционного материала кровли накладывает ограничение на минимальное и максимальное значение вычисляемого угла.
- Стоимости строительных материалов – чем меньше уклон, тем дешевле конструкция. Ведь если уклон крыши равен нулю, то площадь ската равна габаритам кровельного перекрытия. А с увеличением уклона растет и площадь ската. И если вы выбрали дорогой стройматериал, то правильный уклон поможет сэкономить на его покупке.
- Габаритов самого строения – высота конька должна соответствовать расстоянию между мауэрлатами. Иначе вы получите искаженные пропорции и нарушите эстетику экстерьера дома.
Причем все упомянутые выше факторы взаимосвязаны, поэтому их рассматривают только в комплексе, когда высчитывают оптимальную геометрию кровли. Как это сделать? Об этом мы поговорим ниже по тексту.
Оптимальный угол наклона двухскатной крыши не должен приводить к увеличению снеговой и ветровой нагрузки, искажать экстерьер дома и вынуждать покупать больше кровельного и строительного материала. Поэтому для определения его величины мы будем последовательно двигаться по всем упомянутым параметрам, подбирая оптимальный размер для каждого из них. После чего мы вычислим уклон по среднему значению и допустимым пределам для кровельного материала.
Наиболее оптимальный угол наклона двухскатной крыши - около 37 градусов
Для ветровой нагрузки оптимальный уклон – это 0 градусов. В этом случае он не добавляет высоты строению. Поэтому все многоэтажные дома имеют плоскую кровлю. Кроме того, нулевой уклон дает минимальную площадь ската. В этом случае она равна площади перекрытия (потолка или пола). Для снеговой нагрузки оптимальный угол – это 60 градусов. Крыши с такими углами не накапливают снег на скатах, что позволяет не принимать во внимание снеговую нагрузку как таковую. В итоге средний уклон по снегу и ветру равен 30 градусам ((0+60)/2). Эта величина лежит за пороговым значением (25 градусов), позволяющим уменьшать расчётную снеговую нагрузку на 30 процентов и не наращивает нагрузку от ветра.
Оптимальный экстерьер дает соотношение высоты стойки и расстояние между мауэрлатом и лежней в пропорциях 3:4 или 1:1 (в случае с эксплуатируемой кровлей). То есть тангенс угла уклона в данном случае будет равняться 0,75 (3/4) или 1,0 (1/1), что соответствует углам 37 и 45 градусов. Средний угол по экстерьеру и ветровой/снеговой нагрузке равен 37,5 градусам ((30+45)/2), что соответствует оптимальной пропорции 3:4 (соотношение между высотой конька и половиной ширины строения со стороны фронтона).
То есть оптимальный угол ската должен находиться максимально близко к 37 градусам. Причем в заснеженных регионах его можно приблизить к 45 или даже 50°, а в южных областях – уменьшить до 30°. Ведь снеговая и ветровая нагрузка даже в средней полосе России соотносятся в пропорции 4:1. На квадратный метр кровельной конструкции в среднем давит около 200-210 килограмм снега или эквивалент 35-40 килограмм ветра. Поэтому противодействие снегу в наших широтах будет более актуальным.
С точки зрения кровельных материалов угол 37° позволяет использовать при обустройстве крыши такие разновидности, как двухслойный рубероид (толь), оцинковка с фальцами, шпунтованная черепица, шифер.
Как видите, под этот угол можно подобрать материал на любой вкус и кошелек. С позиции рационального использования пространства этот угол выгоден еще и тем, что обустроенная внутри крыши мансарда даст не менее 4 квадратных метров полезной площади на каждый метр длины лежня, а площадь внешнего покрытия будет колебаться в пределах 13 м 2 на метр длины конька. То есть 37° будут выгодны еще и с экономической точки зрения.