Уклон кровли необходим для расчета общей нагрузки на скаты крыши. Он также определяет частоту обрешетки, нахлестов, решения по окладам и многие другие детали, вплоть до невозможности использования слишком крутых или, наоборот, слишком мелких материалов.
Как рассчитать угол наклона и высоту односкатной крыши?
Во всем мире существуют тысячи архитектурных традиций, касающихся внешнего вида крыш. В современной архитектуре односкатные крыши весьма популярны. Они прекрасно вписываются в ландшафт и универсальны в исполнении. Эта тенденция пришла к нам из Австралии, где отсутствие снега позволяет создавать жилую архитектуру так, как подсказывает воображение.
Но в снежных регионах России такую крышу достаточно построить с правильным уклоном и в правильном направлении. Одним словом, основным функциональным параметром является угол наклона монощитовой крыши. О том, как правильно его рассчитать, вы можете узнать из нашей статьи.
Для общего представления о моноскатных крышах посмотрите это видео:
Шаг 1: Расчет постоянных и динамических нагрузок
Первым шагом является расчет нагрузок на односкатную крышу. Условно они делятся на постоянные и динамические нагрузки. Первая – это вес кровельного покрытия, которое всегда находится на крыше, а также антенны, телевизионные панели, дымоход и т.д. То есть все то, что будет находиться на крыше и днем, и ночью.
Динамические нагрузки или, как их еще называют, переменные нагрузки – это те, которые возникают время от времени: снег, град, человек, материалы и инструменты для ремонта. А также ветер, который может повредить односкатную крышу из-за ее парусности. Давайте рассмотрим их подробнее.
Снеговая нагрузка
Давление снега также зависит от угла наклона. Например, в Московской области на крышу с углом наклона 30° нагрузка составит около 130 кг/кв.м.
А если крыша круче 45°, то снег вряд ли сможет на ней задержаться, но это зависит от шероховатости кровельного покрытия. В центральной России, где снегопады умеренные, достаточно односкатной крыши с углом 35° – 30°:
Минимальный угол, который должен быть, чтобы снег самостоятельно сходил с односкатной крыши, составляет 15°. Максимальный угол составляет 60°, что означает, что увеличивать угол наклона крыши не имеет смысла.
Ветровая нагрузка
В регионах с сильными ветрами крышу с крутым уклоном может легко сорвать. В этом случае плоскость ската должна быть направлена против ветра. По этой же причине крыша не должна быть слишком крутой.
Комбинированные нагрузки
Расчеты для односкатной крыши должны производиться как комбинация максимальных неблагоприятных постоянных и временных нагрузок. Т.е. критической точки, которую должна выдержать стропильная система.
Например, вам предстоит выйти на крышу во время сильной бури или снегопада, причем не одному, а с помощником. Сможет ли ваша конструкция выдержать снег, ветер и двух человек одновременно? Лучше узнать об этом заранее.
Единицы измерения высоты поля
Из школьной геометрии все знают, что величина любого угла измеряется в градусах. Уклон крыши в данном случае не является исключением. Однако следует отметить, что в технической литературе, ГОСТах и каталогах встречаются и другие единицы измерения. А именно: проценты и соотношения сторон.
Прежде всего, следует отметить, что они обозначают угол наклона крыши. На рисунке ниже он обозначен латинской буквой альфа.
Крыши с углом наклона более 50° редко встречаются в строительстве. К ним относятся готические башни или нижние скаты мансардных крыш. Обычно максимальный угол наклона составляет 45°.
Что касается двух других единиц измерения, то соотношение сторон – это так называемая упрощенная дробь. Оно основано на двух измерениях: высоте крыши, обозначенной на рисунке как "H", и проекции ската, обозначенной как "L". Соотношение должно быть H/L.
Добавим, что проекция длины ската фактически равна половине ширины дома, если крыша симметрично скатная, или полной ширине, если крыша односкатная. В этом случае угол наклона записывается в виде дроби, например, 1:3.
В некоторых конструкциях дробное обозначение неудобно. Например, если это выглядит следующим образом: 4:13. Поэтому используется вычисление в процентах. Он рассчитывается следующим образом:
4:13х100=30,77%
Уклон крыши в процентах и градусах используется профессиональными строителями чаще, чем соотношение сторон, поскольку это обозначение используется в учебниках и технической литературе. Другими словами, это чисто технические единицы измерения. Хотя перевести из одной единицы измерения в другую несложно. На рисунке ниже показан перевод из градусов в соотношение сторон и наоборот.
Взаимосвязь между углом наклона и типом кровли
Существует два типа крыш: плоские и скатные. Однако следует отметить, что плоские крыши также имеют свой угол наклона, который варьируется от 0° до 5°. Скатные крыши делятся на две подгруппы (деление условное):
- с небольшим уклоном – от 6° до 30°;
- с крутым уклоном – более 30°.
Каждый тип конструкции крыши имеет свои преимущества и недостатки. Плоская, например, имеет небольшую площадь покрытия, что позволяет экономить на кровельном материале (его количестве). Но в то же время такая конструкция потребует усиленной гидроизоляции. Крутые скаты означают, что осадки не создают проблем, но конструкция имеет большую парусность, что потребует сооружения более прочной стропильной системы.
Исходя из этого, выбор кровельного материала должен быть строгим. Их производители сообщают покупателям, при каком минимальном угле наклона крыши их можно использовать. На рисунке ниже показана диаграмма распределения кровельных материалов по углу наклона.
Как видно из диаграммы, на плоских крышах чаще всего используются рулонные материалы в виде войлока или фетра. Хотя нет возражений и против использования листовых или картонных изделий: шифера, гофрированного картона и железных листов, уложенных методом фальцевания. Однако кровельные материалы не следует использовать на крышах с углом наклона менее 15°. Существует высокая вероятность проникновения воды через стыки элементов.
Как рассчитать угол наклона крыши дома
С готовым домом разобрались. Теперь поговорим о том, как рассчитать угол наклона крыши в градусах, если вы занимаетесь проектированием кровли. Вернее, даже не рассчитать, а выбрать, но об этом чуть позже.
Расчет постоянной нагрузки на скат крыши
Для того чтобы определить необходимый угол наклона крыши, сначала нужно собрать постоянные нагрузки на крышу. Другими словами, получить общую нагрузку на 1 м 2 от самой крыши и ее элементов. К нагрузкам, которые необходимо учесть, относятся:
- внутренняя и внешняя обрешетка
- стропила;
- изоляция
- внутренняя отделка;
- кровельные покрытия;
- мансардные окна и световые люки с окладами;
- водостоки;
- молниезащита;
- стропильно-опорное оборудование: спутниковые и телевизионные антенны, солнечные батареи и коллекторы, аэраторы;
- элементы безопасности кровли: снегозадержатели, платформы, лестницы.
Вес гидроизоляции и пароизоляции обычно незначителен по сравнению с весом других элементов.
Вес на 1 м 2 рассчитывается для всех элементов крыши. Например, если обрешетка сделана из бруса 50×50 мм и закреплена через каждые 200 мм, то на 1 м 2 приходится в общей сложности четыре метра бруса. Затем веса отдельных элементов суммируются для получения постоянной нагрузки на крышу.
Расчет переменных нагрузок
Затем необходимо рассчитать временные нагрузки в соответствии с СП 20.13330.2016 "Нагрузки и воздействия". Для частных домов это обычно только снеговые и ветровые нагрузки (разделы 10 и 11 документа).
Снеговая нагрузка на крышу
Снеговая нагрузка рассчитывается по формуле:
Sg – это стандартный вес снежного покрова на горизонтальной поверхности. В зависимости от площади поверхности здания она равна:
Подведем итоги.
Если дом уже построен, существует два способа расчета уклона крыши:
- Инструментальный, с использованием инклинометров и транспортиров.
- Расчетный, который основан на элементарной геометрии и измерении двух катетов прямоугольного треугольника.
Если дом только проектируется, важно знать, как правильно рассчитать угол наклона крыши в зависимости от нагрузки на скат. Для этого необходимо рассчитать:
- Постоянные нагрузки на крышу (вес кровельной стойки, аксессуаров, мансардных окон, внутренней отделки и т.д.) Они не зависят от угла наклона крыши.
- Переменные нагрузки (снеговые и ветровые нагрузки). Они напрямую зависят от угла наклона крыши, поэтому используются для расчета минимального угла наклона.
Помимо нагрузок, при расчете угла наклона крыши необходимо учитывать тип кровельного материала. Все кровельные материалы имеют ограничение по минимальному углу наклона, а некоторые также имеют ограничение по максимальному углу наклона.
Два метода расчета угла наклона готовой крыши
Уклон можно определить с помощью специальных инструментов или используя основные законы геометрии. Первый метод проще и точнее, второй метод всегда доступен – главное, чтобы была рулетка, а другие инструменты не важны.
Инструментальный метод
Чтобы просто и быстро определить угол наклона крыши, необходимо использовать специальные измерительные инструменты:
- транспортиры, которые измеряют угол между двумя "руками" инструмента;
- инклинометры, которые показывают уклон крыши относительно гравитационного поля Земли.
Угломеры для расчета уклона крыши
Угломер – это чрезвычайно простой, но эффективный инструмент. Он может быть механическим или электронным.
Механический угломер состоит из планок, соединенных вместе с одного конца, и шкалы между ними. С другой стороны концы планок свободны и могут поворачиваться вокруг соединения. Шкала показывает, на сколько повернуты две части транспортира относительно друг друга. Конструкция настолько проста, что при необходимости вы даже можете сами собрать механический транспортир из двух линеек и транспортира.
Электронные транспортиры точно такие же. Есть только одно отличие: шкала для определения угла между рычагами инструмента заменена специальным датчиком, который считывает положение брусков. Результат отображается на небольшом экране.
Механические транспортиры более надежны: нет риска поломки датчика или экрана. Однако с точки зрения удобства электронные устройства выигрывают. Особенно при измерениях под навесом, где часто не хватает освещения.
Резюме
Чтобы определить уклон крыши, можно воспользоваться одним из двух методов:
- Инструментальный – измерить его непосредственно с помощью уклономера или транспортира;
- Расчетный – стропила, перекрытие и стойки образуют прямоугольный треугольник, поэтому угол можно рассчитать, разделив высоту крыши до конька на расстояние от карниза до опор.
Метод расчета даст угол наклона в процентах. Как вычислить угол наклона в градусах? Возьмите арктангенс от соотношения или используйте специальный график для перевода процентов в градусы.