Угол наклона крыши и его расчет

Крыша дома должна быть надежной и красивой, а возможно это при правильном определении ее угла наклона для данного вида  кровельного материала. Как рассчитать угол наклона крыши — в статье. 

Основные параметры двускатной крыши

Подбор оптимального размера крыши — это сложный процесс поиска компромисса между желаемым обликом здания и требованиями его безопасности. В правильно спроектированной кровле все пропорции близки к идеальным. К основным параметрам двускатной крыши относят угол наклона, высоту конька, ширину крыши и её свесов.

Уклон крыши

Уклон крыши — это величина, определяющая положение ската относительно линии горизонта. Выбор этого показателя осуществляется на этапе проектирования конструкции. Традиционно оба ската двускатной кровли выполняются с одинаковыми углами наклона, но встречаются и несимметричные разновидности.

Чаще всего встречаются крыши с уклоном от 20° до 45°

Единицей измерения уклона служат градусы. Для крыш принят диапазон 10-450. Чем больше цифра, тем остроугольнее строение, и наоборот, при уменьшении градуса крыша становится покатой. В зависимости от уклона выделяют несколько видов крыш:

  • плоская (менее 5°), достоинства которой — небольшой расход материалов и лёгкость ухода, а недостатки — обязательное наличие хорошей системы гидроизоляции и мер по предотвращению накапливания снега;
  • пологая (до 30°), позволяющая использовать в качестве кровельного покрытия все существующие материалы, но более дорогая по стоимости, чем плоская;
  • крутая (более 30°), способная к самоочищению, но не обладающая стойкостью к ветровой нагрузке.

Инструментом для замера угла ската служит уклономер. Современные модели снабжены электронным табло и пузырьковым уровнем. Когда устройство ориентировано горизонтально, на шкале высвечивается «0».

Производители предлагают приобрести уклономеры с лазерными датчиками, позволяющими производить замеры на удалении от объекта

Фотогалерея: крыши с различными значениями уклонаНагрузка на кровлю с уклоном 45° градусов в 5 раз выше, чем на кровлю с углом 11° Крутые скаты в силу большого укла уклона хорошо отводят осадки Разноуклонная крыша возводится при необходимости связать стены разной высоты или соседнюю пристройку с домом Минимальный угол ската, рекомендованный строителями, 14°

В ряде нормативных документов, например, СНиП II-26–76 «Кровли», уклон указывается в процентах. Строгих рекомендаций по единому обозначению параметра не существует. Но значение в процентах сильно рознится с вариантом в градусах. Так, 10 равняется 1,7%, а 300 приравниваются к 57,7%. Для безошибочного и быстрого перевода одних единиц измерения в другие созданы специальные таблицы.

Таблица: соотношение между единицами измерения уклона

Уклон, 0 Уклон, % Уклон, 0 Уклон, % Уклон, 0 Уклон, %
1 1,7 16 28,7 31 60,0
2 3,5 17 30,5 32 62,4
3 5,2 18 32,5 33 64,9
4 7,0 19 34,4 34 67,4
5 8,7 20 36,4 35 70,0
6 10,5 21 38,4 36 72,6
7 12,3 22 40,4 37 75,4
8 14,1 23 42,4 38 78,9
9 15,8 24 44,5 39 80,9
10 17,6 25 46,6 40 83,9
11 19,3 26 48,7 41 86,0
12 21,1 27 50,9 42 90,0
13 23,0 28 53,1 43 93,0
14 24,9 29 55,4 44 96,5
15 26,8 30 57,7 45 100

Высота конька

Другим важным параметром крыши является высота конька. Конёк — это верхняя точка стропильной системы, расположенная в месте пересечения плоскостей скатов. Он служит опорой для стропил, придавая крыше необходимую жёсткость, и позволяет равномерно распределить нагрузку на всю конструкцию. Конструктивно представляет собой горизонтальное ребро, выполненное из деревянной балки. Если представить двускатную крышу в виде треугольника, то высота конька — это расстояние от основания до вершины фигуры.

По правилам геометрии, высота конька равняется длине катета прямоугольного треугольника

Общая ширина крыши и ширина свесов

Общая ширина крыши определяется шириной её коробки (размером стропильной системы) и шириной карнизных свесов.

Свес — это выступающая за стены часть крыши. Ширина свеса — это расстояние от места пересечения несущей стены с кровлей до низа кровельного полотна. Несмотря на скромные габариты и небольшой удельный процент в общей площади, свес играет ключевую роль при эксплуатации дома. Карниз защищает наружные стены от попадания на них атмосферных осадков, сохраняя их покрытие в первозданном виде. Он создаёт тень в придомовой территории в летний зной и укрывает людей во время снегопада. Кроме того, свес облегчает отвод дождевых вод с крыши.

Читайте также:  Кровельная вентиляция: рекомендации по расчёту и устройству

Необходимый размер карнизного свеса В получают путём удлинения или наращивания стропильных ног

Существует 2 разновидности свесов, отличающихся местом нахождения и шириной:

  • фронтонный — небольшой по ширине участок кровельного ската, расположенный со стороны фронтона;
  • карнизный — более широкий свес, который находится вдоль крыши.

Для защиты нижней поверхности свес обшивают обрезной доской, сайдингом или софитами

Фотогалерея: крыши с различной шириной свесовОптимальная ширина карниза находится в пределах 50–60 см Край крыши заканчивается у верхней линии фронтона или стены Дома, построенные в средиземноморском стиле, имеют узкие свесы и небольшой угол уклона Широкий карниз придает монументальность всей постройке

Как рассчитать угол наклона кровли?

Как правило, угол наклона крыши будет зависеть от того, на какую высоту поднимать конек (высота крыши в коньке также будет зависеть от того, для чего предназначается чердачное помещение). Если из чердака делать полноценную мансарду, то угол наклона крыши можно рассчитать таким образом:

  • Нам известна ширина фронтона – торца кровли, например, 6 м. Делим ее пополам: 6:2= 3 м, а высота крыши в коньке равняется 1,8 м (стандартное значение).
  • Далее, из курса геометрии известно, что отношение прилежащего катета к противолежащему в прямоугольном треугольнике есть синус угла. Находим этот синус:

Sin A=a/b=3/1,8=1,67

Из таблицы Брадиса находим значение (приближенное) – при Sin A=1,67 угол наклона составит приблизительно 58-59 градусов. Принимаем значение максимальное – 60 градусов. Это и будет наш искомый угол наклона кровли.\

Как рассчитать угол крыши

Если вы не хотите морочить голову расчетами, то можете принять соотношение :Нк = Lосн/3. где — высота конька, мLосн — ширина фронтона, м

Пример. Если ширина фронтона 6 метров, то высота конька: Нк = 6/3 =2 м tg β = Нк/ (Lосн/2) = 2/3 = 0,667

Тангенс угла находим по таблицам Брадиса. или используем инженерный калькулятор. β = 34° (графическое решение показано на рисунке )

Какими бы вы размерами не оперировали, в итоге у вас все равно получится угол 34° (можете проверить). Такой угол был в ходу лет 50-70 назад, когда кровлю делали из оцинкованных листов. Но некоторые из кровельщиков до сих пор практикуют этот метод.

С его помощью можно:

  • определить угол β уже построенной крыши с заданными Нк и Lосн. tg β = Нк/ (Lосн/2)
Как рассчитать угол крыши
Как рассчитать угол крыши

Пример. Нк =3 м; Lосн =7 м tg β = 3 / 7 = 0,428 Тангенс угла находим по таблицам Брадиса. или используем инженерный калькулятор. β = 22°

Как рассчитать угол крыши
Как рассчитать угол крыши

Пояснения к расчету односкатной крыши

Угол наклона Калькулятор учитывает указанный угол и определяет его правильность для выбранного кровельного материала. Изменение угла наклона осуществляется путем изменения высоты подъема крыши.
Площадь поверхности Общая площадь кровли со свесами.
Вес кровельного материала Вес кровельного материала для покрытия всей крыши.
Количество изоляционного материала Количество изоляционного материала (длина рулона 15 метров, ширина 1 метр, нахлест 10 см).
Нагрузка на стропильную систему Нагрузка кровельной системы с учетом ветровых и снеговых нагрузок выбранного региона.
Длина и количество стропил Показывает длину стропильной ноги и количество стропил с учетом заданного шага.
Сечение, вес и объем стропил Параметры определяются с учетом кровельного материала, площади поверхности, угла наклона и региональных нагрузок.
Количество и объем досок обрешетки В калькуляторе используется стандартная 6 метровая доска. Объем просчитывается в кубических метрах.

Как материал может повлиять на наклон крыши?

Любая кровля – это своего рода слоеный пирог из гидро- и пароизоляции, утеплителя, обрешетки и внешнего покрытия. Все это уложено на стропильную систему под определенным углом, который ограничивает использование того или иного материала. Главным образом следует ориентироваться на инструкции, предложенные изготовителем, которые касаются и требований к уклону скатов. Кровельные материалы бывают рулонные, наборные (черепица и шифер), листовые, а также гибкие штучные, и для каждого типа предусмотрен минимальный угол крыши.

Для рулонных покрытий оптимальным считается уклон не более 15 градусов при условии, что материал укладывается в 2 слоя. Если же кровля делается трехслойной, она должна быть еще более пологой, около 5 градусов, при этом требуется дополнительная обрешетка для повышения прочности на случай увеличения временной нагрузки (снег, дождь). Но есть и исключение – мембранное покрытие, которое можно использовать при любом наклоне крыши.

Наборные материалы также не терпят крутых скатов, по той простой причине, что могут съехать под собственной тяжестью при малейшей предпосылке к этому, вроде штормового порыва ветра. Однако и слишком маленьким угол делать нельзя, поскольку в этом случае масса кровельного материала будет излишне нагружать опорные конструкции, то есть стропила, обрешетку и прочие элементы. Оптимальным считается угол 22 градуса, достаточной для того, чтобы во время дождя влага свободно стекала и не задувалась ветром под стыки.

В отношении профнастила и металлочерепицы минимальный уклон – 12 и 14 градусов соответственно, достаточно пологий, чтобы осадки стекали с крыши, и при этом не нарушалась ее герметичность на стыках. В большую сторону крутизна может увеличиваться без ограничений, однако с учетом того, что большая площадь кровли имеет солидную массу. Также не следует забывать про ветровую нагрузку и высокую парусность крыш с углом, близким к 45 градусам. Оптимальный наклон – порядка 27-30 градусов.

А вот у мягкой черепицы, которая состоит из отдельных кусков материала типового размера, угол кровли связан с плотностью обрешетки. Если скаты очень пологие, то расстояние между планками следует сделать как можно меньше. Это обусловлено тем, что снеговые массы могут стать непосильной нагрузкой для покрытия. В том случае, когда крутизна скатов выдержана в пределах 30-40 градусов, шаг обрешетки допускается больший, до 45 сантиметров.

Основные элементы кровли

Основными элементами двускатной, как и любой другой стропильной кровли, являются:

Основные элементы кровли
  1. Стропильная нога – основная несущая конструкция кровли. Ряд стропильных ног образует плоскость ската и передает нагрузку от обрешётки, утеплителя, кровельного материала и снега через мауэрлат на стены здания;
  2. Мауэрлат – деревянный брус, укладываемый на внутреннюю грань наружных стен. Служит нижней опорой для стропильных ног;
  3. Ригель – деревянный брус, располагающийся в коньке кровли. Опирается на фронтоны, но может иметь промежуточные опоры. Служит верхней опорой для стропильных ног;
  4. Обрешётка – тонкие доски, которые укладываются поперёк стропильных ног под кровельный материал. Обрешётка карниза кровли должна быть сплошной, на остальной плоскости ската доски можно укладывать разреженно;
  5. Карниз – нижняя часть кровли у наружных стен;
  6. Конёк крыши – излом, который образуется при смыкании скатов;
  7. Конёк кровли – коньковое покрытие щели, которая образуется при укладке материала кровли;
  8. Кровельное покрытие – самый верхний слой кровли, может быть выполнен из металла, керамики или гибкой черепицы;
  9. Кобылка – доска, продолжающая стропильную ногу для образования свеса кровли.

Расчет высоты ломаной крыши

Скаты ломаной крыши имеют два угла наклона – верхний и нижний. Нижний обычно превышает 45°, верхний – составляет от 15 до 45°.

Расчет высоты ломаной крыши

Катеты нижнего треугольника обозначены как h1 и b1, верхнего – h2 и b2. Соответственно, общая высота кровли будет равна сумме h1 и h2.

Проблема заключается в том, что, в отличие от случая односкатной и обычной двускатной кровли, мы не знаем значения b1 – оно никак не связано с общей длиной стены а. Однако, скорее всего, нам уже известна высота h1 – ломаная кровля чаще всего проектируется для размещения под ней мансарды, и h1 – это комфортная для человека высота внутреннего помещения, равная 2,4 м.

Что касается h2, то этот параметр мы можем рассчитать по уже знакомому алгоритму, через тангенс угла α2.

Оптимальные показатели расчета угла наклона крыши в один скат

Как же рассчитать угол наклона односкатной крыши самостоятельно? Начнем с определения нагрузок на будущую кровлю, а затем, выберем оптимальный угол уклона кровли.

1. Расчет нагрузок на кровлю

Нужно учесть постоянные и переменные нагрузки. К постоянным отнесем вес всех строительных материалов и оборудования (антенны, вентиляция и пр.). Переменные нагрузки – это осадки, ветер и вес работников с оборудованием, если вдруг понадобится ремонт крыши.

I. Снег. Если зима в вашем районе проходит почти без снега, то смело можно выбирать минимальный угол ската. В условиях снежной зимы, крыша в 20-25 градусов испытывает снежные нагрузки около 150 кг/м2. В такой местности специалисты советуют делать скат с уклоном 45 градусов, чтобы обеспечить постоянное и равномерное схождение снега с крыши. Средняя зима (центр и средняя полоса России) позволяет выбирать оптимальный уклон в 30-35 градусов. Однако эта цифра будет зависеть от следующего фактора:

II. Ветер. В местности, где преобладают сильные ветра, крышу с крутым уклоном может легко сорвать. В этом случае низ ската лучше располагать к ветру. Для расчета уклона кровли в ветреных районах лучше воспользоваться специальной картой ветровых нагрузок:

III. Дождь и град. Сила падающего града и дождевых капель также оказывает давление на крышу. Крутой уклон сглаживает эти нагрузки, защищая кровельный материал от повреждений в регионах, где часто встречается непогода.

Делаем вывод: несмотря на то, что минимальный уклон 10-20 градусов упрощает работу и удешевляет расходы, оптимальным считается скат под 35-45 градусов, при котором кровля надежно защищена от нагрузок и погодных катаклизмов.

2. Определяем оптимальный уклон

Технические и эстетические характеристики на стороне крутой односкатной крыши, так как пологие скаты могут пропускать влагу, удерживать снег и мусор. Однако для хозяйственных построек, гаражей и небольших домиков крутой уклон совершенно не обязателен, ведь убрать снег и грязь можно и вручную, а обезопасить кровлю от протекания помогут современные герметики. Итак, если мы выбираем:

  • Маленький уклон 3-11 градусов. Нам необходима усиленная стропильная система, сплошная обрешетка в виде листов влагостойкой фанеры, надежная герметизация стыков и качественная гидроизоляционная мембрана под кровельный материал. Для такой крыши лучше выбрать мягкий кровельный материал, особенно, если это – жилое помещение;
  • Средний уклон 12-25 градусов. Такой скат – оптимальный выбор для любых регионов нашей страны. Стыки в этом случае можно не герметизировать, но нахлест кровельного материала лучше сделать в 20 см. Для данного уклона отлично подойдет металлочерепица, профнастил, шифер и пр.;
  • Крутой уклон около 45 градусов. Выбирается для регионов с большим количеством осадков в год. Для такой крыши подходят любые твердые кровельные материалы.

3. Базовые расчеты

Чтобы обеспечить нужный уклон, нам необходимо рассчитать длину стропильной ноги и высоту поднятия несущей стены. Воспользуемся известными формулами, которые применяют все строители.

Lbc=Lсд x tgA, где Lbc – высота, на которую нужно поднять стену; Lсд – длина стены дома (без учета дополнительного подъема для ската); А – выбранный угол наклона кровли.

Длину стропильной ноги (Lc) найдем по такой формуле: Lc=Lbc/sinA.

Мы получили длину стропилины от стены до стены. Также, нам необходимо учесть задний и передний свесы, которые нужны для дополнительной защиты от влаги и ветра (обычно берутся по 40-50 см). Так, конечная длина стропильной ноги будет равна: (Lc) 3,36 м + 1 м=4,36 м.

Оптимальные значения

Крыши из металлочерепицы – относительно новое конструктивное решение, поэтому технология ее монтажа и эксплуатации нечетко регламентируется СНиП. Информацию о том, каким должен быть минимальный уклон крыши предоставляет производитель, так как этот показатель напрямую зависит от технических характеристик самого материала. Этот показатель рассчитывается в соответствии с толщиной, несущей способностью и способом укладки кровельного покрытия.

  • Согласно СНиП минимальный угол наклона кровли из металлочерепицы, если длина ската 6 метров, должен быть не менее 14 градусов.
  • Допустимый уклон для крыши из металлочерепицы находится в пределах 14-45 градусов.
  • Оптимальный угол наклона, обеспечивающий эффективное отведение осадков при меньшей пощади скатов, должен быть 22 градуса.
Оптимальные значения

Оптимальный угол наклона для металлочерепицы

Выбор конструкции кровли

Важно! Минимальный уклон крыши из металлочерепицы, который допускают производители, составляет 11 градусов. Некоторое марки материала можно укладывать, даже если крутизна скатов 10 градусов. Уменьшения этого показателя позволило добиться использование новых, более гладких полимеров и более прочной стали для производства кровельного покрытия.

Оптимальные значения

Как узнать угол наклона крыши

Между уклоном кровельных скатов и снежной нагрузкой имеется прямая зависимость. Если угол наклона крыши меньше 25 градусов, то коэффициент снежной нагрузки равен 1, а при углах, варьирующихся в пределах от 25 до 60 градусов, то этот коэффициент увеличивается до 1,25. Крыша с большим углом наклона не будет подвергаться снежным нагрузкам вообще, поэтому они не учитываются при расчетах.

Чтобы определить угол наклона крыши, нужно воспользоваться таблицей Брадиса и простой методикой: высота кровельной конструкции делится на длину фронтона, разделенную на два, после чего остается найти таблице угол, который соответствует полученному результату.

Высота крыши в коньке определяется следующим образом:

Как узнать угол наклона крыши
  • Первым делом нужно рассчитать ширину пролета;
  • Полученная величина делится на 2;
  • Результат предыдущего расчета умножается на коэффициент, соответствующий определенному углу наклона.

На примере реализация такой методики расчета выглядит так: при ширине здания, равной 8 метрам, и 25-градусном уклоне кровли, расчетный коэффициент составляет 0,47. В итоге подстановки значений получается выражение следующего вида: 4х0,47 = 1,88 м. Полученная величина – это высота крыши, соответствующая имеющимся исходным данным.