оптимальный угол наклона кровли

Нюансы расчета скатной кровли: как устанавливается уклон и рассчитывается площадь крыши?

Скатные крыши представлены конструкциями с уклоном от 8-10° и выше в 1,2,4 и несколько сторон, обеспечивающим свободный сход талых и ливневых вод.

При желании и сравнительно простом исполнении каркаса расчет можно выполнить своими силами, после определения нагрузки и других требований к крыше, а также условий ее эксплуатации.

Что нужно учитывать при проектировании?

Исходными данными для расчета служат:

Строительство начинается при наличии готового проекта, т.е. после подбора оптимальной конструкции и уклона, расчета площади, длины и высоты каждого ската. Именно эти показатели служат основой при определении нагрузки, сечения и шага элементов каркаса, количества материалов и сметы строительства.

В ходе расчета учитывается потребность в быстром, но безопасном сходе осадков, низкой парусности, прочности и внешней привлекательности крыши.

Определение угла наклона

Подбор оптимального наклона считается главной задачей расчета, этот параметр оказывает прямое влияние на смету и определяется после учета всех факторов влияния. В теории малоуклонные конструкции обходятся дешевле, но такое исполнение не всегда возможно.

Сбор нагрузок

При сборе нагрузок на скатную крышу суммируются:

Временная снеговая нагрузка, определяемая по формуле:

Каждая из перечисленных нагрузок умножается на коэф. надежности (табличная величина, не ниже 1,1). При сомнении в используемых формулах нагрузку на скаты стоит проверить с помощью кровельного калькулятора.

Влияние ветровой нагрузки учитывается отдельно: в регионах с сильными ветрами уклон скатов по возможности поддерживается в среднем диапазоне. Это объясняется склонностью к подъему ветром чрезмерно пологих крыш через низ (в том числе – при чрезмерной площади карнизного свеса) и опрокидыванию и отрыву материалов на крутых скатах.

Но в целом этот фактор скорее влияет на требования к крепежам и устойчивости конструкции, а не на сам уклон. В районах с равным влиянием снеговых и ветровых нагрузок угол кровли подбирают в универсальном диапазоне от 20 до 45°.

Кровельный материал

Практически все современные кровельные покрытия подходят для монтажа на скатные крыши, но минимально допустимый и оптимальный уклон отличаются у разных видов.

Это же относится к требованиям к основанию под кровельные материалы. Так, рулонная кровля или мягкая черепица без проблем монтируются на малоуклонные конструкции, но лишь при условии заложения сплошной обрешетки, что не всегда выгодно.

Основные требования к углу наклона относительно типа кровельного покрытия изложены в СНиП II-26-76. При правильном подходе требования технологии монтажа покрытий уточняются заранее и учитываются при выборе оптимального угла скатов.

Зависимость от типа стропильной системы

Число скатов, сложность конфигурации и назначение скатной крыши становятся основными ориентирами при выборе ее уклона.

Подробно об особенностях стропильной системы четырехскатной крыши мы рассказывали здесь.

Единицы измерения

Уклоном ската называют угол, образуемый пересечением его плоскости с горизонталью крыши. Традиционно его единицы измерения указываются в градусах, но в ряде случаев застройщикам проще работать с процентными или числовыми соотношениями.

В частности, но нормам СНиП крыша считается скатной при отношении высоты крыши к ее длине 1:7, что в свою очередь соответствует 8° или 14% уклона. 100% уклоном ската считается угол в 45°.

В численном соотношении уклон находится путем деления высоты скатной крыши на длину ее заложения, для перевода ед.измерения в проценты результат умножается на 100, для перевода в градусы – используются конвекторы или таблицы.

Оптимальное и минимальное значение

Главным ориентиром служат рекомендации производителей. Минимальное значение ограничивается требованиями к герметичности (отклонение в меньшую сторону приводит к протечкам). Оптимальный диапазон зависит от парусности, полезной площади, склонности к удержанию снега и привлекательности кровельных покрытий.

При выборе оптимального значения и самого покрытия важно помнить о требованиях к обрешетке. Мягкая черепица и рулонная кровля в любом случае монтируются поверх сплошных настилов.

Ондулин, профнастил и фальцевые листы нуждаются в сплошной обрешетке при низком угле наклона скатов, и могут монтироваться на разряженную при уклоне более 15° (26,8%). Разряженная обрешетка в любом случае обходится дешевле и свободно вентилируется.

Расчет площади кровли

При вычислении площади прямоугольных скатов не возникает проблем – длина конструкции умножается на ширину с учетом запаса на карнизный свес. У двускатных крыш полученное значение просто суммируется.

Площадь скатов сложной формы также находится по тригонометрическим формулам, при необходимости – после разбивки общей плоскости на простые фигуры. Расчет ведется после определения высоты крыши, длины угловых стропил находятся как гипотенузы прямоугольных треугольников.

Полученное значение в точности учитывается при определении нагрузок и округляется в большую сторону при расчете сметы. В частности, при определении необходимого количества материалов от общей величины не отнимается площадь проходных элементов или аналогичных конструкций.

Особого внимания требуют листовые кровельные материалы, укладываемые с нахлестом, в расчет принимается их полезная, а не фактическая площадь.

Сервисы для расчета параметров и материалов

Проверить или рассчитать характеристики таких крыш помогают:

Из видео узнаете, как рассчитать размеры элементов двухскатной крыши, необходимое количество материалов с помощью онлайн калькулятора:

Заключение

Стоит отметить, что расчет параметров скатных крыш существенно усложняется при увеличении числа скатов больше 2, планировании заложения под ними жилых помещений или добавления эркеров, щипцов и мансардных окон.

В идеале все характеристики определяются на этапе проектирования дома, внеплановое изменение уклона или конфигурации каркаса отрицательно сказывается на надежности и смете.

Источник

Оптимальный угол наклона кровли

Угол наклона крыши: расчет и выбор оптимального значения

Угол наклона ската крыши – важнейший параметр всей кровельной системы, от него зависит как внешний вид дома, так и правила обустройства конструкции и ее надежность. Выбор уклона крыши и его расчеты должны проводиться в процессе проектирования здания до закупки кровельного материала, так как он напрямую влияет на количество будущего покрытия.

Виды уклонов крыши

В зависимости от угла наклона скатов крыши делятся на несколько категорий:

Выбор уклона зависит от некоторых факторов: ветровые и снеговые нагрузки, материал кровли.

Минимальный угол наклона крыши

Существует понятие минимального значения уклона крыши – это минимально допустимый угол наклона кровельного материала относительно горизонтальной плоскости. Значение данной величины указывается в технической документации для каждого покрытия:

Кровельное покрытие

Минимальный угол наклона

Несоблюдение параметров может привести к протечке кровельного пирога, однако, чтобы этого избежать можно предусмотреть:

Такие меры удорожают стоимость монтажа кровли, поэтому расчет уклона должен проводиться еще на стадии проектирования самого здания. Помимо этого, несоблюдение минимальных величин может лишить домовладельца гарантии на материал.

Ветровые нагрузки

Рассчитывая ветровое давление, следует принимать во внимание не только силу ветра, но и наличие барьеров и препятствий для его порывов, его направление, высоту здания и крыши.

Необходимо понимать, что чем больше уклон крыши, тем больше ее площадь, следовательно, она обладает высокой парусностью и принимает на себя основное количество нагрузок. Давление ветра в этом случае стремится опрокинуть конструкцию. Пологая кровля также подвергается сильному давлению, но уже в нижней части ската, что может привести к ее поднятию.

Определить ветровое давление можно по формуле:

W_m = W₀ · k · c,

Поправочный коэффициент зависит от типа местности:

Источник

Каким должен быть наклон крыши частного дома

Уклон скатов нельзя просто сделать таким, каким хочется. Это важнейший параметр кровли, от которого зависит не только эстетика дома, но и требования к его конструкциям, вплоть до фундамента. Поэтому, чтобы правильно выбрать наклон крыши, нужно учесть сразу несколько факторов. Каких? Расскажем в статье.

Что влияет на угол наклона крыши

Уклон скатной кровли, в основном, зависит от четырех факторов:

Есть еще и второстепенные параметры. Например, оптимальные углы наклона крыши зависят от того, как часто будут обслуживать кровлю, планируется ли ставить на ней оборудование или делать озеленение. Но они обычно не имеют решающего значения.

Когда снега — много

Каждая кровля может выдержать только строго определенную максимальную нагрузку. Эта нагрузка прямо зависит от параметров стропильной системы, опосредованно — от несущей способности стен и фундамента. Превышение максимальной нагрузки приведет к обрушению крыши со всеми вытекающими из этого последствиями. Как это связано с тем, какой уклон должен быть у крыши? Все просто: с его помощью можно влиять на нагрузку.

При небольшом уклоне на крыше может нарасти большая снеговая шапка

Дело в том, что общая нагрузка на кровлю — это сумма двух составляющих в пересчете на 1 м 2 :

Именно снеговая нагрузка и, в меньшей степени, ветровая интересуют нас, когда мы определяем, какой уклон крыши нужно сделать.

Снеговая нагрузка, согласно СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия», вычисляется по формуле S₀ =S_g·μ. Значение S_g — это нормативный вес снегового покрова в районе строительства и его изменить нельзя. А вот μ — поправочный коэффициент, на который прямо влияет угол наклона кровли. Рассчитывается он по-разному для разных видов крыш, но общий принцип прост: чем больше наклон кровли, тем меньше снеговая нагрузка.

Например, для односкатных и двускатных кровель μ=1, если угол ската крыши меньше 30°, и μ=0, если наклон больше 60°. Для промежуточных значений углов поправочный коэффициент вычисляют по формуле: μ = (60°−α)/(60°−30°), где α — это как раз угол наклона кровли.

Это означает, что пологая крыша с уклоном 20 градусов будет держать на себе полный вес снежного покрова, в то время как для крутой кровли, наклоненной под 65°, снеговую нагрузку можно вообще не учитывать. Все, что между крайними вариантами — наше пространство для маневра.

То есть, меняя угол ската кровли в диапазоне от 30° до 60°, мы уменьшаем или увеличиваем снеговую нагрузку. Угол, при котором сумма снеговой и постоянной нагрузки равна несущей способности стропильной системы, и есть минимально допустимый уклон кровли.

Ветер, ветер, ты могуч…

Нормативное ветровое давление, которое рассчитывают по тому же своду правил, что и снеговую нагрузку, от наклона ската крыши не зависит. От ее вида, формы, высоты и других параметров — да. Но не от уклона. Поэтому здесь — не об этом расчетном значении, а о том, как давление ветра в принципе влияет на кровлю.

Если упростить, то чем больше площадь ската и чем ближе к вертикальному его положение, тем больше парусность. То есть на рекламные щиты ветер «давит» с максимально возможной силой, на крыши с крутыми скатами — слабее, но все равно очень существенно. Поэтому в местах с высокой ветровой нагрузкой рекомендуют делать пологие кровли. Так, если уклон крыши 10 градусов, она защищена от «опрокидывания» даже очень сильным ветром. Но, к сожалению, не от срыва.

Если на кровлю с крутыми скатами ветер давит, стремясь опрокинуть ее, то пологую пытается поднять. А когда угол склона крыши небольшой, воздушные массы, обтекающие скаты, создают подъемную силу. И если эта сила станет слишком большой, крышу унесет.

Частично компенсировать этот эффект помогают слуховые окна. Только не люкарны или «кукушки», а небольшие вентиляционные окошки в верхней части фронтона или ската, закрытые решетками-жалюзи. В отличие от обычных окон, слуховые всегда открыты и выравнивают давление снаружи и внутри кровли.

Чтобы избежать избыточного ветрового давления и подъемной силы, в регионах с нормальной ветровой нагрузкой оптимален средний наклон крыши — 30-45°.

Чем кровлю крыть будем?

У всех кровельных материалов, за исключением тех, которые предназначены для укладки на плоскую крышу, есть требования к минимальному углу наклона кровли. А у некоторых ограничен и максимальный уклон ската. Вот, какой уклон крыши должен быть, в зависимости от вида кровельного покрытия:

Но не стоит воспринимать числа из этой таблицы, как запрет использовать кровельное покрытие, если угол наклона крыши меньше минимального. Просто, если вы не впишитесь в эти нормы, кровля может потечь. А если скат наклонен под намного меньшим углом, чем допустимо, вероятность протечки близка к 100%.

Впрочем, этого можно избежать. Нужно принять дополнительные меры по герметизации кровли, которые сделают ее практически водонепроницаемой:

Это все сильно увеличивает цену устройства крыши здания — у дома фактически будет два кровельных покрытия. Нижнее — рабочее, которое и защищает кровлю от протекания. А верхнее покрытие будет закрывать нижний гидроизоляционный слой от ультрафиолета и выполнять декоративную функцию.

Поэтому при расчете, сколько должен быть уклон крыши, минимальные углы монтажа кровельного покрытия нужно учитывать, в первую очередь, ради экономии на устройстве кровли. Кроме того, укладка кровельного материала на скат, уклон которого меньше минимального, часто лишает гарантии производителя.

А вот максимальный угол монтажа кровельного покрытия игнорировать нельзя. Если превысить его, то крыша рискует остаться «раздетой» при сильном ветре.

Чердак или мансарда?

Как вы собираетесь использовать подкровельное пространство?

Если планируете просто сделать на нем чердак, тогда уклон кровли значения не имеет — для хранения вещей места хватит. Другое дело, если под скатами будет мансарда. Тогда на угол наклона крыши стоит обратить внимание.

Полезная площадь под односкатной крышей зависит от угла ее наклона больше всего. Этот тип кровли опирается на две стены или подпорки возле них. Следовательно, если крыша очень пологая, то полезная площадь мансарды получается почти такой же, как у нижних этажей. За исключением небольшого участка у стены под нижней частью ската.

Для двускатной, вальмовой, шатровой крыши угол наклона ската имеет значение, если стены дома не заканчиваются в полуметре от перекрытия, а выгнаны на высоту 1,5 м, лучше 2 м. В этом случае пологая кровля не увеличивает доступное пространство — оно и так большое, — а сильно снижает расходы на отопление.

Подведем итоги

Какой должен быть уклон крыши? Зависит от четырех факторов:

Для уменьшения снеговой нагрузки скаты лучше сделать крутыми — при угле 60° и более она равна нулю. Но такую кровлю делают редко, поэтому минимально возможный уклон крыши рассчитывают, исходя из допустимой нагрузки на конструкции.

Так как для снижения парусности правильно сделать уклон крыши небольшим, этот параметр вступает в противоречие с предыдущим. Поэтому в регионах с нормальной ветровой нагрузкой оптимально делать уклон кровли 30-45°.

Кроме того, у многих видов кровельных материалов есть минимально и максимально допустимые углы монтажа. Влияет на уклон и то, что будет под кровлей: чердак или мансарда.

Источник

Определение угла наклона вальмовой крыши: критерии выбора, оптимальные и минимальные значения

Вальмовая четырехскатная крыша — одна из самых распространенных для использования в домах, имеющих в плане простой прямоугольник.

К недостаткам чердачной системы такой крыши в большинстве случаев относится малый объем чердака и стесненность, затрудняющая его использование в качестве дополнительного помещения, а также возможность проводить обслуживание стропильной системы.

Поэтому важно правильно рассчитать угол наклона такой кровли, соблюдая как требования к внутренним пропорциям, так и устойчивость к атмосферным воздействиям.

От чего зависит уклон?

Одним из основных параметров вальмовой крыши является угол наклона плоскостей, образующих чердак. В своем классическом виде она состоит из четырех наклонных плоскостей — двух треугольных (которые называются «вальмы») и двух трапецеидальных. Более подробно об устройстве вальмовой кровли мы писали здесь.

Вершины треугольных плоскостей, опирающихся на торцевые (поперечные) стены, соединяются так называемым коньком, к которому с двух сторон параллельно примыкают короткие стороны трапеций, образующих боковые плоскости крыши. Если вальма, начинаясь от конькового бруса, не доходит до карниза, крышу называют полувальмовой.

Уклон четырехскатной кровли проектировщики принимают сообразуясь с:

Зависимость от типа и назначения строений

Конфигурацию крыши обычно выбирают в зависимости от размеров и назначения строения. Это могут быть вальмовые, шатровые, полувальмовые (когда нижняя грань вальмы не доходит до карниза, а опирается на обрезанную часть фронтона или щипца) и другие виды.

Вальмовые крыши используются в сооружениях самых разнообразных типов, к числу которых относят:

Уклон зависит от необходимости обустройства подкровельного пространства. Для жилой мансарды кровлю нужно делать более крутой, для нежилого чердака достаточно малоуклонной.

Ветровая, снеговая, другие виды нагрузок

Значения этих видов воздействий принимаются в соответствии с рекомендациями Строительных Норм и Правил (СНиП 2.01.07-85 в его актуализированной версии от 2016 года — Свод правил СП 20.13330.2016), называемых «Нагрузки и воздействия».

Нормативные документы содержат таблицы, графики для различных климатических регионов бывшего СССР. Имеются в виду максимальные ветровые нагрузки, а также снеговые и дождевые, воздействующие на строительные объекты в зависимости от района строительства.

Так же учитывается устройство организованного (при помощи горизонтальных желобов и вертикальных водосточных труб) или неорганизованного (самотёк) удаления жидких осадков или талого снега с верхней поверхности крыши.

В соответствии с собранными данными рассчитывается деревянная или из стального проката стропильная система вальмовой крыши вместе с рекомендуемыми уклонами.

При проектировании кровли и выборе ее финишного покрытия нужно учитывать:

В местностях с сильными ветрами рекомендуется устраивать вальмовые кровли с наклоном 25-30°, в маловетренных — 30-45°.

Характеристика материала кровли

Финишное покрытие кровли современных строений, где установлены вальмовые крыши, зависит от целей использования, утепленности чердачного помещения и других факторов.

От типа кровельного покрытия зависит в первую очередь уклон вальмовой крыши. Для металлических кровель он может быть более пологим, для кровель другого типа — более крутым. Правильный выбор делается на основе СНиП II-26-76 «Кровли» в его актуализированной версии СП 17.13330.2017, в зависимости от финансовых возможностей заказчика, а также стоящих перед ним целей и задач.

Основные типы кровельных материалов и допустимые уклоны:

Оптимальные значения

Углы наклона кровли, при использовании разных видов финишных покрытий, зависят от рекомендаций изготовителя, а также СП 17.13330.2017 «Кровли».

Выбор этих значений определяется различной степенью герметизации внутренних помещений от атмосферных осадков, ветра и пыли в зависимости от материала кровли.

Использование рулонных битумно-полимерных кровельных материалов в вальмовых крышах допускается только лишь в виде подложек под основное покрытие, придающих дополнительные герметизирующие свойства. Эти материалы раскатываются параллельно карнизу поверх обрешетки с нахлестом смежных полотнищ от 15 до 20 сантиметров.

Также уклон выбирается в зависимости от назначения чердачного помещения. Чем круче крыша, тем меньше свободного пространства остается под кровлей.

Оптимальными значениями для вальмовых крыш считаются уклоны в пределах 20-45°. При этом угол трапециевидных скатов и вальм может отличаться.

Минимальные значения

Минимальный уклон нормативы не рекомендуют делать менее 10° (в этом случае, крыша может уже считаться плоской), даже если это позволяет производитель кровли (в большей степени это относится к металлическим кровельным покрытиям).

В этом случае доступ для обслуживания чердака и стропил с кровлей будет либо невозможен, либо крайне ограничен, также непростым делом будет устранение со стороны чердака аварийных протечек в случае их возникновения.

Минимальный уклон для кровельных покрытий:

Кровля с разными уклонами скатов

Иногда при проектировании с использованием эксклюзивного дизайна, крышу строения с целью оригинальности принимают нарочито перекошенной с искаженным осями симметрии. Таких домов становится все больше, и они действительно выделяются на фоне строений с традиционными геометрическими формами.

Распространенные варианты:

При использовании таких покрытий угол наклона наименее крутой плоскости должен быть не менее принятого для стандартной вальмовой крыши с тем или иным видом внешнего покрытия, то есть для металлической 30°, для остальных — не меньше 30°.

Как рассчитать?

Для выбора углов наклона используют все тот же свод правил СП 17.13330.2017 «Кровли». Для расчета несущих элементов стропильной системы и их сечений предназначен СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» в актуализированной редакции СП 64.13330.2017.

Для расчета углов наклона вальмовой кровли лучше всего воспользоваться каким-либо онлайн калькулятором, который легко найти в интернете. В основу расчетов обычно заложен один и тот же математический алгоритм.

Исходными данными для таких калькуляторов являются:

Рассчитать вальмовую систему можно и вручную, используя построения и формулы, из школьных учебников по геометрии и тригонометрии, с использованием тех же исходных данных, что и для автоматического расчета.

На выходе должны получиться размеры треугольников и трапеций, а также определена высота конька над чердачным перекрытием. Нужно лишь следить за тем, чтобы размеры наклонных сторон (бедер) трапеции совпадали с размерами наклонных сторон треугольников (вальм), а все вместе они сходились в коньке на одинаковой отметке.

Только в этом случае образуются одинаковые углы наклона внутрь чердака отдельных плоскостей вальмовой крыши от карниза здания относительно вертикалей ограждающих стеновых конструкций.

Расчет геометрической конфигурации, размеров, углов наклона вальмовой крыши автоматически не влечет расчета ее несущей способности.

Несоблюдение рекомендаций и последствия

При несоответствии реальных уклонов и соответствующего материала кровельного покрытия, а также ошибках и несоблюдении рекомендаций производителей кровли и проектировщиков, в чердачные подкрышные помещения могут попадать атмосферная влага, пыль, споры сорных растений, грибка, плесени, личинки древоядных насекомых.

Слишком большая крутизна (угол наклона), высота покрытия и его парусность потребует увеличения сечения элементов стропильной системы вальмовой крыши.

В пологих кровлях может происходить замачивание обрешетки, нижерасположенных конструкций и, как следствие, развитие коррозионных процессов, а также биологического загрязнения и ослабления несущей способности деревянной стропильной системы вследствие ее гниения и поражения грибком.

Заключение

От величины угла вальмовой кровли напрямую зависит, можно ли будет использовать подкровельное пространство. Именно уклон определяет, будет ли кровля эксплуатируемой или неэксплуатирумой.

Кроме того, угол влияет на площадь крыши, а значит и на стоимость строительства. Напрямую зависит от уклона и нагрузка на стропильную систему. Поэтому при проектировании важно найти оптимальную величину.

Источник