Оптимальный угол наклона двухскатной крыши

Как учитывается угол наклона при расчете стропильной системы

Расчет состоит из нескольких этапов, каждый имеет свои требования и учитывает определенные условия.

Шаг 1. Расчет нагрузки на погонный метр стропильной ноги. Мы уже упоминали, что от показателей угла наклона во многом зависит распределение усилий. Стропильная нога условно принимается за балку с двумя или несколькими точками упора, от угла наклона зависят значения продольных и поперечных усилий. Каждое отдельное усилие определяется после построения эпюры как катет прямоугольного треугольника. При этом угол наклона играет важную роль, именно его значение синусов, косинусов и тангенсов используются для определения нагрузок.

Разложение нагрузки на стропила на вертикальную и горизонтальную составляющие

Для расчета суммарной нагрузки нужно расстояние между точками упора стропильных ног умножить на расстояние между стропильными ногами и на суммарную нагрузку. С учетом значения этой силы строится эпюра. Но на практике расчеты по эпюрам не нужно делать, в СНиПе есть таблицы с готовыми данными.

Шаг 2. Определение площади сечения пиломатериалов, используемых для изготовления стропильных ног. Это очень важный этап расчетов. Исходные данные надо брать из ГОСТа 24454-80, прочность материалов дана с учетом вида древесины. Для стропильных ног универсальными считаются доски толщиной 50 мм, ширина подбирается в зависимости от ранее рассчитанных нагрузок.

Таблица размеров и других параметров стропил

С учетом величины угла наклона по формулам рассчитывается ширина доски, исходные данные – толщина стропилины.

Оптимальный шаг и сечение стропил под металлочерепицу

Имейте в виду, что максимальная длина стропилины – это не общая длина, а расстояние между соседними упорами. Упорами смогут быть как вертикальные стойки, так и раскосы или различные стяжки.

Элементы стропильных систем

Еще раз напоминаем, что во время расчетов параметров стропилины надо брать максимальное расстояние, одна нога может иметь несколько опорных точек. Этот общий подход используется для расчетов на прочность любых конструкций, всегда берется самое слабое и наиболее нагруженное место. Только так можно с достаточным запасом прочности и устойчивости спроектировать стропильную систему.

Во время непосредственного строительства кровельщики могут увеличивать количество упоров или уменьшать расстояние между ними и за счет этого дополнительно повышать устойчивость конструкции. Но категорически запрещается уменьшать количество опорных элементов или увеличивать расстояние между опорными точками. Такие действия обязательно приведут к деформации крыши. Она может случиться как сразу после окончания кровельных работ, так и через несколько лет после начала эксплуатации здания.

Монтаж стропильной системы двухскатной крыши должен производиться по проекту

На основании расчетов определяется минимальная ширина доски для стропил при толщине 50 мм с учетом оптимального угла наклона скатов. Это значение никогда не будет стандартным, окончательно выбирать доску нужно с запасом по ширине. К примеру, если у вас получилось 90 мм, то доску надо брать 100 мм, если 120 мм, то ширина стропильной ноги должна быть 150 мм. За счет такого подхода компенсируется возможное уменьшение прочности пиломатериалов. Дело в том, что в мире не существует двух досок с полностью одинаковыми свойствами. На механическую прочность оказывает влияние огромное количество факторов, не поддающихся расчетам. Никто не знает, сколько именно трещин или сучков будет иметь доска на расчетном участке, есть ли заболонь или иные пороки развития древесины, как она сушилась, какие допуски по толщине и ширине и т. д.

Еще один момент – одна и та же доска изменяется свою прочность в зависимости от влажности, температуры наружного воздуха и времени эксплуатации.

Деформация древесины

Мера усадки и деформации симметричной доски зависит от распиловки

В чем измеряется угол уклона крыши

  Обозначение уклона кровли на чертежах может быть как в градусах, так и в процентах. Уклон крыши обозначается латинской буквой i.

  В СНиПе II-26-76, данная величина указывается в процентах ( % ). В данный момент не существует строгих правил по обозначению размера уклона крыши.

  Единицей измерения уклона крыши считают градусы или проценты ( %). Их соотношение указаны ниже в таблице.

Уклон крыши соотношение градусы-проценты

  Перевести уклон из процентов в градусы и наоборот из градусов в проценты можно при помощи онлайн конвертера:

Замер уклона крыши

  Измеряют угол уклона при помощи уклономера или же математическим способом.

  Уклономер – это рейка с рамкой, между планками которой есть ось, шкала деления и к которой закреплён маятник. Когда рейка находится в горизонтальном положении, на шкале показывает ноль градусов. Чтобы произвести замер уклона ската крыши, рейку уклономера держат перпендикулярно коньку, то есть в вертикальном уровне. По шкале уклономера маятник указывает, какой уклон у данного ската крыши в градусах. Такой метод замера уклона стал уже менее актуален, так как сейчас появились разные геодезические приборы для замеров уклонов, а так же капельные и электронные уровни с уклономерами.

Математический расчёт уклона

  Можно рассчитать уклон крыши не используя геодезические и другие приборы для замеров уклона. Для этого необходимо знать два размера:

• Вертикальная высота ( H ) от верхней точки ската (как правило конька) до уровня нижней (карниза)
• Заложение ( L ) – горизонтальное расстояние от нижней точки ската до верхней

  При помощи математического расчёта величину уклона крыши находит следующим образом:

Угол уклона ската i равен отношению высоты кровли Н к заложению L

i = Н : L

  Для того, чтобы значение уклона выразить в процентах, это отношение умножают на 100. Далее,чтобы узнать значение уклона в градусах, переводим по таблице соотношений, расположенной выше.

  Чтобы было понятней рассмотрим на примере:

Пусть будет:

Длина заложения 4,5 м, высота крыши 2,0 м.

Уклон равен: i = 2.0 : 4,5 = 0,44 теперь умножим на × 100 = 44 %. Переводим данное значение по таблице в градусы и получаем – 24°.

Минимальный уклон для кровельных материалов (покрытий)

Минимальный угол наклона скатов

Согласно требованиям СНиП, если длина ската составляет 6 метров, минимально допустимый угол уклона кровли из металлочерепицы – 14 градусов. Данный параметр рассчитан на основании средних показателей прочности материала, его способности противостоять высоким нагрузкам

Однако при проектировании кровельной системы следует обратить внимание на рекомендации производителя выбранного кровельного материала

В большинстве случаев производители указывают, что минимальный уклон для металлочерепицы должен составлять 12 градусов. Некоторые компании выпускают материал, пригодный для монтажа на крышах с уклоном скатов в 11 градусов. Изменение данного параметра в меньшую сторону стало возможным за счет улучшения технических характеристик ряда моделей металлочерепицы: она обладает повышенной жесткостью и снабжена более гладким и скользким покрытием.

Стоит отметить, что металлочерепичную кровлю с минимальным углом наклона можно использовать лишь в определенных климатических условиях, то есть, в регионах, где не выпадает большого количества дождя и снега. Малый угол уклона позволяет крыше прекрасно противостоять ветровым нагрузкам, но значительно увеличивает снеговые нагрузки, так как снег не скатывается под собственным весом.

Кровля из металлочерепицы с минимальным углом наклона более всего актуальна в местности, для которой характерно большое количество солнечных дней в году. Такая крыша имеет меньшую площадь, за счет чего греется значительно меньше, а это благоприятно сказывается на микроклимате внутри дома. Минимальный угол наклона дает возможность сэкономить средства на материалах для возведения стропильной системы и укладке кровельного пирога, так как их требуется меньше, чем при строительстве более крутой крыши.

Металлочерепичная крыша с минимальным углом наклона скатов – практичный и экономичный вариант обустройства для южных регионов с небольшим количеством среднегодовых осадков.

Если уклон для металлочерепицы будет составлять меньше указанного производителем, это приведет к тому, что кровельное покрытие не сможет обеспечить надежную защиту здания от влаги. Помимо этого, в регионах с сильными снегопадами возникает риск обрушения такой металлочерепичной крыши.

Выбор оптимального наклона крыши

Чем больше угол ската, тем больше общая площадь поверхности крыши. Кровля с более крутыми скатами не удерживает снег и воду на своей поверхности, осадки эффективно скатываются вниз. Но у высокой крыши увеличивается парусность, кроме того, при ее строительстве требуется затратить большее количество материала для стропильной системы и кровли.

Чем выше и круче крыша, тем дороже обойдется ее строительство и сложнее монтаж.

Необходимо принять во внимание, что из-за повышенной парусности высоких крыш, металлочерепичные кровли с большим углом наклона не рекомендуется строить в регионах с сильными ветрами, так как они могут не выдержать механической нагрузки

Уклон крыши из металлочерепицы влияет на ее способность противостоять нагрузкам. Для увеличения прочности кровли с небольшим наклоном может понадобиться более частая обрешетка, которая не только усилит стропильную систему, но и повысит надежность кровельного покрытия.

Несмотря на то, что не существует определенных ограничений в использовании металлочерепицы для остроконечных крыш, данный материал не очень подходит для покрытия таких кровель. Если угол ската превышает 45 градусов, листы металлочерепицы могут сползать вниз под собственным весом. Чтобы избежать этого, при монтаже листов необходимо предусмотреть дополнительные точки крепления материала к обрешетке.

Основываясь на результатах испытаний, проделанных производителями металлочерепицы и многолетнем опыте строителей, можно сказать, что оптимальный угол уклона крыши с данным покрытием составляет 22 градуса. С такой кровли быстро стекает вода, на ней не задерживается, накапливаясь до большой толщины, слой снега. Кровельная система с углом наклона в 22 градуса достаточно экономична в монтаже и при этом прочна и прекрасно выдерживает высокие ветровые нагрузки.

Расчет оптимального угла наклона кровли – это в определенной степени поиск компромиссного решения, в котором будет учтена прочность кровельной конструкции, а также ее соответствие архитектурному облику сооружения.

Определяемся с минимальным уклоном односкатной крыши

Определяясь с тем, какой уклон должен быть у односкатной крыши, стоит отметить, что здесь присутствуют довольно широкие границы: от 6 до 60 градусов. Все определяется регионом, в котором планируется сооружать дом. Если вы не желаете из года в год страдать от тонн снега, обрушивающихся на вашу крышу, тогда сооружайте кровлю со скатом покруче. А если вы планируете защититься от ветра, то стройте крышу с более пологим уклоном. Многое, конечно же, будет зависеть и от эстетических предпочтений хозяина.

Односкатные крыши с большим уклоном

Чем выше угол такой крыши, тем меньше нужно времени для отвода воды в желоба. На ней не будут скапливаться ни листья, ни различный мусор, а значит, кровельный материал сможет прослужить намного дольше. К тому же, такая крыша внешне будет выглядеть намного эстетичнее, что для многих хозяев будет значить очень много.

Крыши односкатного типа с небольшим уклоном

Естественно, что с крыш с небольшим уклоном дождевая и талая вода уходит медленнее, в итоге она может начинать застаиваться, лед станет застревать в стоках, а также будет скапливаться грязь. Такие крыши быстро покрываются мхом, на них налипает листва. Хуже всего, если кровельный материал имеет шероховатое покрытие.

Определяясь с тем, какой угол должен быть у односкатной крыши, нужно предусмотреть такую конструкцию, чтобы осадки и талая вода на ней не задерживались, а с легкостью скатывались. При низком уклоне вода станет собираться во всех изъянах кровли. И с течением времени она сможет проникать внутрь кровли, порождая немало проблем, таких как сырость, порча утеплителя, а также ржавление металлических узлов каркаса крыши.

Но в данном случае присутствует и положительная сторона: при меньшем уклоне геометрия внутренних комнат становится все ближе к «привычному» кубу. Для многих она легче воспринимается, при этом ее можно использовать с большей отдачей. Это значит, что с меньшим углом наклона крыше потребуется больше гидроизоляции, предотвращающей попадание воды в систему стропил. Здесь нужно будет приобретать защитные покрытия, такие как мембраны, изоляция в рулонах или листах.

При минимальном угле крыши с одним скатом

Довольно часто односкатные крыши с уклоном всего в 3-5 % сооружают инверсионными. Это значит, что такая крыша сможет выдерживать дополнительные усиленные нагрузки: по ней безопасно ходить, на ней можно выращивать сад, или даже применять в виде открытой террасы. Стоит отметить, что есть определенный угол, при котором односкатная крыша может перенаправлять поток воздуха, отводя скопившиеся осадки в нужном направлении.

Как используется пространство под кровлей

Это вопросом нужно озадачиться еще на этапе проектирования. Ведь если под крышей у вас будет жилое помещение, то в таком случае возможно пойти двумя путями:

• Использовать увеличенный угол крыши дома для большего простора и создания высоких потолков.
• Обустроить мансардную конструкцию ломанного типа. Ее можно соорудить двухскатной или четырехскатной.

Приняв решение об обустройстве большего уклона, надо помнить о нескольких моментах:

• затраты на материалы и монтаж возрастут;
• для более высоких конструкций растет ветровая нагрузка;
• при показателе угла ската более 60 градусов снег не задерживается на крыше и скатывается, а вот при мансардной конструкции обязательно надо учитывать снеговые нагрузки;
• для крутых скатов нужно тщательно выбирать материал кровли.

Но и при малом уклоне могут возникать проблемы. Например, будет скапливаться снег и влага, которая затем может затекать в помещение через стыки.

Качественная гидроизоляция

Гидроизоляция необходима для того чтобы защитить теплоизоляционный слой от гниения, а профильный лист от коррозии. При правильно организованной гидроизоляции вся влага, которая конденсируется на внутренней стороне кровельного материала, отводится через специальный зазор. В качестве гидроизолирующего слоя может быть использован любой из представленных на современных строительных рынках материалов. Качество гидроизоляции в большей степени зависит от правильности ее установки.

Монтаж гидроизолирующего слоя выполняется в несколько этапов:

1. Гидроизоляционная пленка укладывается на стропила по направлению от карниза до конька внахлест, величина нахлеста должна составлять около 150 мм.
2. Стыки полотен приклеиваются между собой с помощью клейкой ленты, после чего пленка прикрепляется к стропилам строительным степлером.
3. По стропилам рейки формируется вентиляционный зазор, величина которого должна составлять не менее 50 мм.
4. На верхнюю обрешетку крепятся листы кровельного материала с помощью специальных саморезов с уплотнительным кольцом.

Еще одним условием качественной гидроизоляции кровли является установка водосточной системы, которая помогает отводить излишки влаги с ее поверхности. Для этого необходимо не только обеспечить достаточный угол наклона кровли, но и установить водостоки по направлению к воронкам (при внутренней системе сбора воды) или по направлению к специальным желобам (при наружной системе водосбора).

Как вычислить длину стропил двускатной крыши

Жёсткость конструкции стропильной системы является обязательным требованием, и её обеспечение исключает прогиб при воздействии нагрузок. Стропила прогибаются в случае допущенных ошибок в расчётах конструкции и величины шага, с которым устанавливается стропильный брус. В случае, когда данный дефект выявлен после окончания работ, необходимо укрепить конструкцию с помощью подкосов, тем самым вы увеличите её жёсткость. При длине стропильного бруса более 4,5 м применение подкосов является обязательным, так как прогиб будет образовываться в любом случае под воздействием собственного веса бруса

Данный фактор обязательно принимается во внимание при выполнении расчётов

Длина стропил зависит от месторасположения их в системе

Определение расстояния между стропилами

Стандартный шаг, с которым выполняется установка стропил в жилом доме, составляет порядка 600–1000 миллиметров. На его величину влияет:

• расчётная нагрузка;
• сечение бруса;
• характеристика кровли;
• угол наклона крыши;
• ширина материала утеплителя.

Не рекомендуется искусственно уменьшать или увеличивать шаг стропил

Определение необходимого числа стропил происходит с учётом шага, с которым они будут устанавливаться. Для этого:

1. Выбирается оптимальный шаг установки.
2. Длина стены делится на выбранный шаг и к полученному значению прибавляется единица.
3. Полученное число округляется до целого.
4. Повторно делится длина стены на полученное число, тем самым определяется нужный шаг монтажа стропил.

Площадь стропильной системы

При вычислении площади двускатной крыши требуется учитывать такие факторы:

1. Суммарную площадь, которая состоит из площади двух скатов. Исходя из этого определяют площадь одного ската и полученное значение умножают на число 2.
2. В случае, когда размеры скатов различаются между собой, площадь каждого ската находится индивидуально. Суммарная площадь вычисляется сложением полученных значений для каждого ската.
3. В случае, когда один из углов ската больше или меньше 90о, для того чтобы определить площадь ската, его «разбивают» на простые фигуры и вычисляют их площадь по отдельности, а затем складывают полученные результаты.
4. При вычислении площади не учитывается площадь дымоходных труб, окон и вентиляционных каналов.
5. Учитывается площадь фронтонных и карнизных свесов, парапетов и брандмауэрных стен.

Расчёт стропильной системы зависит от типа крыши

Например, дом имеет длину 9 м и ширину 7 м, стропильный брус имеет длину 4 м, свес карниза — 0,4 м, свес фронтона — 0,6 м.

Значение площади ската находится по формуле S = (L_дд+2×L_фс) × (L_c+L_кс), где:

• L_дд – длина стены;
• L_фс – длина свеса фронтона;
• L_c – длина стропильного бруса;
• L_кс – длина свеса карниза.

Получается, что площадь ската равна S = (9+2×0,6) × (4+0,4) = 10,2 × 4,4 = 44,9 м2.

Суммарная площадь крыши составляет S = 2 × 44,9 = 89,8 м2.

Размер двускатной кровли рассчитывают с целью определения требуемого количества кровельного материала. С увеличением угла наклона крыши увеличивается и расход материала. Запас должен составлять порядка 10–15%. Он обусловлен укладкой внахлёст. Для определения точного количества материала с учётом наклона скатов лучше всего использовать справочники.

Значения снеговой нагрузки

Россия – страна огромная, и климат в разных ее точках может существенно отличаться друг от друга. Показатели снеговой нагрузки – тоже. Существует 8 основных зон, разделенных по интенсивности снеговой нагрузки.

Карта распределения зон по снеговой нагрузке

Для расчета снеговой нагрузки на проектируемое строение используется формула Рсн = Рст.н х m, где Рст.н. – показатель, определяемый по специальным таблицам, а m – коэффициент поправки, который зависит от угла ската кровли. Он будет равен 1, если угол ската варьируется в пределах 0-25 градусов, 0,7 – при скатах 25-60 градусов. Если угол превышает 60 градусов, то снеговая нагрузка при проектировании крыши не учитывается.

Зональное распределение по среднему значению снеговой нагрузки

Расчет неравномерной нагрузки на четырехскатную крышу

Какую систему стропил выбрать

Тип закрепления стропил на стенах определяется величиной уклона крыши, а также нагрузками, которые будут на нее приходиться.

На сегодняшний день существуют такие виды стропил:

Висячие. Самый лучший вариант, если требуется получить максимально жесткое соединение, но отсутствует возможность установить дополнительный упор под боковыми опорами.

Говоря иными словами, присутствуют лишь наружные несущие стены, а перегородки отсутствуют. Можно сказать, что такая система стропил получается весьма сложной, поэтому ее изготовление должно осуществляться с достаточной ответственностью. Нюансы возникают из-за длинных пролетов и распирающего усилия, которое давит на стены.

• Наслонные. В данном случае вся кровля осуществляет давление, как минимум, на три опоры: две наружные стены и одну, расположенную внутри. Стропила при этом должны быть, как можно плотнее, сечением, как минимум, 5×5 см – для брусков, и 5×15 см – для стропильных ног.
• Скользящие. Такая конструкция предполагает, что одной из опор под стропила будет служить коньковая балка. А для состыковки ее со стропилами применяются специальные металлические крепежи – «скользячки». Они дают возможность стропильной системе в случае усадки стен перемещаться вперед на очень небольшое расстояние, во избежание появления трещин. Это помогает крыше с легкостью выдерживать даже значительную усадку сруба, без появления повреждений.

Рекомендуемый уклон в зависимости от типа кровли

Одно из преимуществ односкатной модели — для нее подойдет любой кровельный материал. Однако существуют рекомендации по выбору конкретной кровли в зависимости от ее крутизны. Рекомендации прописаны в СНиП “Кровли”.

Ондулин и профнастил

Эти кровельные материалы прослужат около 40 лет. Их часто сравнивают, так как даже внешне они похожи. Однако при выборе строй материала для односкатной крыши показатели будут разными:

1. Профнастил можно использовать на плоских крышах с уклоном от 5 градусов, но при этом необходимо больше внимания уделить гидроизоляции, поэтому профнастил не просто укладывается внахлест, нона стыках еще используется уплотнитель.

Ондулин и профнастил подойдут для настила без сплошной обрешетки. Узнать о том, каковы особенности конструкции обрешетки односкатной крыши и требования к шагу, можно здесь.

Шифер

Для кровли со средним уклоном можно использовать шифер. Минимальный угол — 20 градусов. Максимальным углом считается скат в 50 градусов, но обычно шифер не используют на односкатной кровле с наклоном более 35 градусов, так как на таком наклоне будет лучше смотреться другой материал.

Металлочерепица

Оптимальные значения для металлочерепицы -30-35 градусов. Но в реальности ее можно использовать на практически плоских крышах с наклоном в 10 градусов при обязательном использовании герметика на стыках. Также возможна укладка металлочерепицы на круто уклонных крышах (до 50-60 градусов).

Для крыш с уклоном более 20 градусов герметик на швах уже не используется, однако требуется больший нахлест. Металлочерепица — качественный материал, однако он считается “шумным”.

Другие виды

Кроме перечисленных видов кровли можно использовать другие материалы в зависимости от крутизны ската:

1. гибкий рулонный настил для плоских крыш с наклоном от 2 градусов;
2. мягкая черепица — для наклона в 10-20;
3. керамическая черепица при угле более 20;
4. поликарбонат на крышах от 30 до 50.

Также на плоских крышах (5-10 градусов) можно использовать сендвич-панели. Каждый из материалов имеет свои преимущества и недостатки. Выбирать стоит еще на этапе проектирования дома.

Какой угол наклона должен быть в том или ином случае

По своей функциональности односкатные крыши разделяют на три главных разновидности: вентилируемые, невентилируемые и смешанные. Каждый из них стоит рассмотреть более подробно.

Конструкция вентилируемого типа

Такими крышами обустраивают закрытые сооружения. В роли вентиляции выступают продухи и специально отведенные просветы между слоями изоляции, через которые воздух уносит капельки влаги за пределы утеплителя.

Без такого вентилирования влага начнет накапливаться внутри утеплительного материала, от чего он начнет отсыревать и разрушаться. Спустя некоторое время придет в негодность весь кровельный пирог. У односкатной крыши вентилируемого типа есть ряд ограничений. Угол наклона такой кровли может находиться лишь в диапазоне от 5 до 20 %, в противном случае, воздушные потоки не смогут достаточно хорошо циркулировать сквозь продухи.

Невентилируемая конструкция

Чтобы понять, какой скат должен быть у односкатной крыши, нужно рассмотреть крышу без вентиляции. Как правило, такие постройки возводят на трассах и хозяйственных сооружениях. Зачастую у таких крыш угол находится в пределах от 3 до 6%, однако, каких-либо жестких ограничений по уклону нет.

Таким крышам вентиляция по большому счету не нужна, так как воздушные массы в помещениях, в которых нет стен или в них широко раскрыты двери, и так довольно хорошо циркулируют, выводя на улицу любые водяные испарения. Хотя, в таких постройках, влага и так сама по себе практически не собирается.

Конструкция смешанного типа

Такие крыши комбинируют характеристики двух предыдущих типов конструкции. В данном случае уклон кровли придается теплоизоляцией. Выходит довольно экономично, но в зимний период потребуется довольно часто чистить кровлю от снега.

Конструкция у такой односкатной крыши несколько иная: кроме профнастила, дополнительно укладывают утеплитель в два слоя и делают качественную гидроизоляцию.

Кроме того, угол определяется типом соединения стропил с мауэрлатом или стенами.

Похожие записи:

Какой кабель выбрать для прокладки на улице (по воздуху и в земле) Фасад дома из облицовочного кирпича Как правильно укладывать ламинат в квартире Как укрепить стальную ванну чтобы не шаталась: способы крепления Что такое кубический метр и где он применяется Как установить деревянный столб, чтобы он не сгнил