оптимальный скат односкатной крыши
Как правильно рассчитать угол наклона и высоту односкатной крыши
В мире существуют тысячи архитектурных традиций внешнего вида крыш. В современной архитектуре довольно популярны односкатные формы крыш. Они идеально сочетаются с ландшафтным дизайном и многообразны в исполнении. Модный тренд пришел к нам из Австралии, где отсутствие снега позволяет творить с архитектурой жилых домов все, что диктует фантазия.
Но в снежных регионах России такую крышу нужно строить только с соответствующим уклоном и в правильном направлении. Одним словом, главный параметр функциональности – угол наклона односкатной крыши. Как правильно его рассчитать вы узнаете из нашей статьи.
Содержание
Чтобы у вас было общее представление об односкатных кровлях, посмотрите это видео:
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, которое всегда находится на крыше, а также антенны, ТВ-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 может срывать односкатные крыши ввиду их парусности. Рассмотрим их подробнее.
Снеговые нагрузки
Давление снега также зависит от угла наклона. К примеру, для Московского региона при скате кровли в 30℃ нагрузка составит порядка 130 кг/кв.м.
А если сделать кровлю круче 45°, снег с большой вероятностью не сможет на ней задерживаться, но это зависит от шероховатости кровельного покрытия. Для средней полосы России, где снегопады умеренные, односкатную крышу достаточно делать в пределах 35-30°:
Минимальный угол, который должен быть, чтобы снег смог сходить с односкатной кровли сам – это 15°. А максимальный – 60°, делать крышу более крутой нет смысла.
Ветровые нагрузки
В регионах с сильными ветрами крышу с большим уклоном может легко сорвать. В этом случае плоскость ската лучше обращать к наветренной стороне. Но и слишком пологую кровлю не стоит делать по той же причине.
Комбинированные нагрузки
Обязательно рассчитайте для односкатной крыши такое значение, как сочетание максимально неблагоприятных постоянных и временных нагрузок. Т.е. критическую точку, которую должна выдерживать стропильная система.
К примеру, вам придется в сильную бурю и снегопад выйти на крышу, да не одному, а с помощником. Выдержит ли ваша конструкция одновременно и снег, и ветер, и двух человек? Лучше знать об этом заранее.
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 сбрасывать тонны снега с крыши каждую зиму, тогда делайте скат покруче, если планируете защититься от ветра – более пологий. Кроме того, при определенном угле односкатная крыша направляет поток воздуха в нужном направлении, захватывая осадки и отводя их. Помните об этом!
Крутые односкатные крыши
Чем больше угол односкатной крыши, тем быстрее по ней стекает вода. Здесь не будут задерживаться ни листья, ни грязь, а потому само кровельное покрытие прослужит намного дольше. Кроме того, на такой кровле лучше заметна визуальная эстетика выбранной черепицы или металлопрофиля, что часто играет немалую роль для владельцев дома.
Малоуклонные односкатные крыши
Скорость стекающей дождевой и талой воды на малоуклонных скатах намного ниже, а потому есть риск застаивания воды, скопления грязи и застревания льда. На таких кровлях быстро развивается мох и налипает листва. Особенно, если кровельное покрытие шероховатое.
Главное требование к кровле — чтобы вода при таянии снега или после дождя не оставалась на поверхности кровельного материала, а легко скатывалась. Если же она имеет слишком низкий уклон, то влага 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 кровли:
Но есть и свои плюсы: чем меньше угол наклона односкатной крыши, тем более близка геометрия внутренних помещений к традиционному кубу. А, значит, воспринимается легче и используется с большей пользой.
Однако в этом случае нужно тщательно позаботиться о ее гидроизоляции, чтобы талые и дождевые воды не смогли проникнуть в стропильную систему. Необходимы 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° или совершенно плоскую, нередко делают инверсионной. От обычной кровли она отличается тем, что внутренняя многослойная начинка пирога формируется в строго противоположном порядке. А в качестве кровельного покрытия используют материалы с высокой стойкостью к физическим нагрузкам и к истиранию. На такой кровле часто устраивают веранды, сады или зоны отдыха.
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.
Невентилируемая конструкция
Этот тип односкатной крыши преимущественно встречается 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. Которых, к слову, и так почти не образовываются в подобных постройках:
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:
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:
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
Кстати, рассчитать нужный угол односкатной крыши помогут также современные онлайн-калькуляторы. Обычно их настраивают под действующие СНиПы – «Нагрузка и воздействие» ТКП 45-5.05. Но этот метод можно использовать только как дополнительный.
Вычислили? А теперь переходим к строительству самой крыши:
Надеемся, что вы во всем разобрались легко!
Точные расчеты односкатной крыши — гарантия надежности конструкции
Односкатный вид кровли считается простейшей конструкцией, поскольку в основе лежит лишь один скат и отсутствуют переходы, ендовы или коньки.
Представляет собой наклонную плоскость, что накрывает здание целиком либо только его часть, защищая его от осадков, ветров, другого внешнего воздействия.
Еще на этапе проектирования важно правильно выполнить расчет односкатной крыши. В противном случае герметичность, прочность и долговечность покрытия окажутся под угрозой.
Что нужно учесть?
При обустройстве такой конструкции особых ограничений в выборе кровельного, теплоизоляционного материалов нет. Отлично подойдет для гаража, пристроенной к дому веранды, летней кухни, беседки, навеса. Есть вариант жилых домов с односкатной крышей.
При проведении расчетов показателей кровли следует учесть ряд факторов, которые оказывают значение на окончательный результат. Среди них:
Перед началом выполнения расчетов необходимо ознакомиться с действующими законодательными нормами СНиП II-26-76 (с Изменением N 1), составленными опытными инженерами-архитекторами. Это сократит время на поиск недостающей информации, поможет избежать ошибок.
Разберем подробнее значимость и особенности расчетов ключевых параметров односкатной крыши.
Длина ската
Для вычисления длины ската придется вспомнить известную теорему Пифагора, которая гласит, что сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы.
Первым катетом будет дистанция по вертикали от верха конька до низа свеса карниза, вторым – горизонталь от края свеса карниза до перпендикулярной линии к коньку. Гипотенузой будет длина ската. Для окончательного результата остается извлечь из полученного числа квадратный корень.
Ширина
Ширина кровли напрямую зависит от расстояния между стенами, размеров постройки:
Высота
Вычислить длину кровли можно 3 способами:
При расчетах не нужно забывать про свес. Минимальный размер – 20 см. Но чтобы крыша смотрелась аккуратно и гармонично оптимальный вариант – 60 см.
Угол наклона
Допустимый диапазон угла наклона крыши находится в пределах от 5 до 60 градусов. Точное значение зависит от климатических особенностей региона и вида кровельного материала.
Для большинства регионов России оптимальным считается показатель 20-30 градусов. В регионах с большим постоянным снежным покровом рекомендуется делать наклон ската под углом от 45 градусов.
Чем выше будет угол наклона ската, тем больше выйдет расход кровельного материала. Предел наклона крыши (минимальный, максимальный) из разных материалов существенно отличается:
Как рассчитать нагрузку разного типа?
Кровельная нагрузка делится на 2 типа:
Здесь порядок расчетов будет в разы сложнее предыдущего вида, поскольку придется учесть данные в конкретном регионе о силе, направлении ветра, возможный объем снега.
Причем во внимание следует брать не только средние данные, но и предельные шквальные погодные проявления.
Снеговая
Давление, которое снег будет оказывать на крышу, зависит от показателя наклона ската. Для Москвы и области снеговая нагрузка при угле наклона ската в 30 градусов будет около 130 кг на 1 кв. м.
В средней полосе России с небольшими периодическими снегопадами хватит уклона в 30-35 градусов. Своим ходом снег сможет сходить с односкатки уже под углом 15 градусов и выше. Верхним пределом наклона считается показатель в 60 градусов. Делать крышу круче не рекомендуется.
Для точного вычисления снеговой нагрузки используется формула:
Ветровая
Для расчета ветровой нагрузки на 1 квадратный метр понадобится формула:
Чтобы получить общий показатель ветровой нагрузки, полученный результат умножают на площадь кровли.
Необходимо понимать, что при таких расчетах не берутся во внимание максимально возможные нагрузки, единичные шквальные случаи непогоды.
Поэтому опытные строители рекомендуют к полученному результату добавлять еще 20%.
Для местности с частыми сильными бурями делать слишком крутую или пологую крышу не стоит – ее может сорвать резкий порыв ветра. Плоскость ската необходимо направить в наветренную сторону.
Вычисления элементов кровли
Основные части любой крыши:
При вычислениях каждый из элементов требует особого внимания.
Стропила
Для правильного выбора типа, размеров материала для стропил, соблюдения ключевых требований к креплению необходимо ознакомиться с ГОСТ 24454-80, другой нормативно-технической документацией.
Стропилами называют несущие элементы крыши, на которые приходится основная нагрузка. Важно правильно подобрать размеры, толщину материала, чтобы стропила не начали прогибаться либо деформироваться.
Стандартным вариантом считается сосновая обрезная доска размерами 50 на 150 мм. Эта порода древесины стоит дешево, мало впитывает влагу. Для монтажа нужно использовать только высушенный пиломатериал.
Влажные доски со временем начнут рассыхаться, их может повести из-за чего нарушиться геометрия всей кровельной конструкции.
Оптимальный шаг крепежа стропил составляет 60-70 см.
Рекомендуемые размеры стропил для разных кровельных материалов:
Для расчета длины стропил нужно сложить длину ската с длиной отвеса. Для надежности провести проверку полученных результатов, воспользовавшись одним из популярных онлайн-калькуляторов.
Обрешетка
Точное количество планок для обрешетки зависит от вида кровельного материала. Шаг крепежа планок выбирается в соответствии с габаритами листов. Хорошей подсказкой в определении шага крепежа обрешетки для крыши станут нормы СНИП.
Точные данные можно найти в нормативно-технической документации либо воспользоваться строительным онлайн-калькулятором, настроив его параметры на определенный тип кровельного материала.
Кровельное покрытие
Стандартной процедуры для расчета количества кровельного материала нет. Брать во внимание общую площадь крыши недостаточно. Помимо имеющейся площади важно учесть целый ряд факторов:
Важно! При монтаже кровли полностью не используется вся площадь листа, а берется лишь полезная часть. Каждый вид материала имеет свое значение полезной площади.
Данные о полезной площади указываются производителем материала либо их можно найти в СНиП.
Для упрощения подсчетов стоит воспользоваться онлайн-калькулятором для односкатной крыши.
Средние цены на материалы
Чтобы примерно рассчитать расходы на обустройство односкатной кровли, нужно ориентироваться в ценах на строительные материалы.
Средние цены по России:
Стоимость монтажных работ обычно равна стоимости материала. В отдельных случаях монтажные бригады берут за свои услуги 50% от стоимости материала.
Популярные электронные сервисы
В помощь пользователям создано множество вариантов строительных онлайн-калькуляторов, что существенно упрощает процесс расчета односкатной крыши. Не нужно запоминать сложные формулы.
Достаточно просто подставить в пустые ячейки исходные данные и программа посчитает все сама. Калькуляторы созданы в соответствии со СНиП, подходят для разных кровельных материалов. С их помощью получиться рассчитать:
К числу самых удобных и популярных среди пользователей сети онлайн-калькуляторов относят следующие:
Важно! Для создания компьютерного макета односкатной крыши в формате 3D пригодится программа SketchUp. Позволяет визуализировать будущую постройку, выбрать вариант наклона кровли, что будет смотреться наиболее гармонично.
Видео по теме
Посмотрите обучающее видео, как рассчитать размеры кровли:
Заключение
Для точного расчета односкатной крыши важно учитывать множество факторов, начиная от климатических условий региона, заканчивая габаритами стропильной системы и кровельного материала. Брать в расчет нужно и постоянную, временную (ветровая, снеговая) нагрузку.
Для проверки полученных результатов либо в качестве основного инструмента для расчетов, рекомендуется использовать строительный онлайн-калькулятор. Пользователь просто вводит исходные данные и за секунды времени получает готовый результат.
Программа будет полезной как новичкам, так и опытным строителям.
Каким должен быть минимальный угол наклона односкатной крыши?
Проектирование любой односкатной кровли начинается с выбора ее наклона.
Угол, образуемый плоскостью перекрытия и ската, оказывает прямое влияние на допустимость применения конкретного покрытия, сложность конструкции, вес и стоимость кровли, и что самое важное – на ее способность к отводу осадков.
При выборе оптимального значения, обязательно учитывается установленный нормами минимум, отклонение в меньшую сторону без дополнительных мер не допускается и считается грубым нарушением технологии.
О том, какой должен быть минимальный угол наклона (уклон) односкатной крыши, поговорим в статье.
Зачем нужен малый уклон кровли?
По ряду причин проекты с малым углом наклона признаны более простыми и бюджетными. При низком уклоне кровли упрощается ее конструкция и монтажные работы, сокращается расход материалов и нагрузка на фундамент, повышается устойчивость к ветровым нагрузкам.
Но при уклоне менее 10° крыша по сути является плоской и нуждается в усиленной защите от осадков и очистке от снега в зимнее время.
Выбор внешних покрытий в таких случаях ограничивается специализированными мембранами (вплоть до марок для инверсионных крыш) или многослойными наплавляемыми битумными полотнищами, на которых декоративные свойства кровельных материалов никак не проявляются.
Соблюдение минимального уклона, учитывающего тип внешнего покрытия, назначение и условия эксплуатации самой постройки, обеспечивает:
Последний фактор не всегда учитывается, но укладывать дорогостоящую композитную черепицу, мягкие покрытия с яркими или натуральными присыпками и листы со сложным вычурным профилем на скатах с малым уклоном нет смысла, такие материалы лучше выглядят на крутых крышах.
Требования СНиП и другие ориентиры
Установлен минимально допустимый угол для наклонных односкатных кровель в 10-12 ° — конструкции с меньшим значением этого показателя считаются плоскими.
Это же значение (менее 15 °) признано оптимальным в регионах с сильными ветрами, хотя при правильном расположении верхушки (а именно – в противодействии сильным потокам) этот фактор для таких крыш особой роли не играет.
Но приведенный нормативный минимум нельзя считать универсальным и оптимальным, при правильном подходе это значение корректируется с учетом:
В остальных случаях его либо оставляют лежать до весны (что в свою очередь возможно лишь при достаточной надежности и герметичности конструкции), либо сбрасывают вручную.
Скат в зависимости от типа и применяемого материала
Преимущества современных кровельных материалов проявляются при грамотном монтаже и соблюдении рекомендуемого производителем диапазона уклона ската. Стандартные предельные значения для разных стройматериалов приведены составляют:
Приведенные значения не являются абсолютными, при принятии дополнительных мер по гидроизоляции и герметизации современные кровельные стройматериалы могут укладываться и на более пологих скатах. Но такие действия отрицательно сказываются на смете и трудоемкости работ.
При выборе минимального наклона также стоит помнить, что указанные производителями значения будут верными лишь при соблюдении всех требований технологии монтажа (достаточного нахлеста, использования правильных крепежей и выборе нужной точки их вкрутки, промазки стыков, порядка укладки листов).
Как параметр зависит от вида строения?
Назначение постройки напрямую влияет на требования к ее долговечности и теплоизоляционным свойствам. Последние в свою очередь влияют на тип кровельного пирога, его толщину и потребность в вентилировании. В зависимости от этого выделяют:
Вне зависимости от типа и назначения конструкции односкатная крыша не должна эксплуатироваться под толстым слоем снега. При отсутствии возможности заложения крутого ската снег нужно удалять с крыши вручную или с помощью комплексных систем антиобледенения и снеготаяния.
Заключение
Стоит отметить, что несмотря на сокращение расходов при строительстве односкатных крыш с минимальным уклоном лучшие показатели в плане долговечности и герметичности имеют конструкции с углом более 20 °. Это же относится к эстетичности, скаты с крутым уклоном всегда выглядят привлекательнее.